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6
sumário
2 Água: estados físicos e propriedades 39
1 A água em contínuo movimento 40
� O ciclo da água 42
2 Estados físicos e composição da água 44
� Estados físicos da água 44
Mudanças de estados físicos da água 44
Influência da temperatura nas mudanças de estado físico 46
Mudanças de estado físico no cotidiano 46
� De que a água é formada? 47
A água como um dos elementos da matéria 47
O uso de símbolos para denominar substâncias 48
3 As propriedades da água 50
� Massa 50
� Volume 50
� Densidade 51
� Temperatura de ebulição e de fusão da água 51
� Tensão superficial 51
� Solvência da água 52
Solubilidade dos solutos 52
Solubilidade dos gases 52
Solubilidade dos sólidos 52
� Pressão da água 53
A pressão dos fluidos se transmite 54
A pressão e a rede de distribuição de água 54
� Ciência à mão: Volume de sólidos irregulares 56
Pressão da água 57
As correntes de água 58
� Lendo Ciências: Península Antártica sofre degelo rápido 60
� Questões globais 61 � Para saber mais 63
Caixa de ferramentas: Fichamento 64
Introdução: uma conversa sobre ciência 10
� Somos curiosos por natureza 10 � O que é ciência? 10 � A ciência estuda fenômenos 11 � A divulgação do conhecimento científico 11 � Os diversos tipos de ciência 12 � Ciência, tecnologia e sociedade 13 � Cientistas brasileiros 14
1 A água e os seres vivos 17
1 A água nos seres vivos e nos ambientes 18
� Os seres vivos contêm água 18
� A água nos ambientes 19
Ambientes aquáticos 19
Ambientes úmidos 19
Ambientes secos 20
2 A água como recurso para o ser humano 22
� Produção de alimentos 22
Pesca e aquicultura 22
Agricultura 22
� Meio de transporte 23
� Produção de energia 23
� Higiene 24
� Esporte e lazer 24
3 Poluição da água e saúde 26
� Poluição por partículas e materiais tóxicos 26
Petróleo derramado 26
Metais pesados 26
Produtos usados na agricultura 27
Defensivos agrícolas 27
Fertilizantes 27
� A água e a saúde do ser humano 28
Cólera 28
Amebíase 28
Leptospirose 28
Hepatite A e E 29
Esquistossomose 29
Micoses 29
� Criadouro de mosquitos 30
Dengue 30
Febre amarela 31
Malária 31
� Ciência à mão: A transpiração nas plantas 33
� Lendo Ciências: O maior lixão do mundo está no oceano Pacífico 34
� Questões globais 35 � Para saber mais 37
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3 A água na natureza 67
1 A distribuição da água 68
� Os grandes ambientes da Terra 68
� A hidrosfera 69
A água nos seres vivos 70
A água na atmosfera 70
As águas subterrâneas 70
2 O planeta tem sede 72
� Onde está a água potável? 72
A interferência humana 73
� Lendo Ciências: Aquífero na Amazônia pode ser o maior do mundo, dizem geólogos 75
3 Como cuidar da água 76
� Tratamento da água para consumo 76
Eliminando partículas sólidas da água 76
Floculação 76
Decantação 76
Filtração 77
Eliminando microrganismos 77
Distribuição de água para os consumidores 77
� Tratamento de esgoto 77
Fossas 77
Estações de tratamento de esgoto 78
� Ciência à mão: Construção de um filtro de água 80
� Lendo Ciências: Água virtual e pegada de água: O que é isso? 81
� Questões globais 83 � Para saber mais 85
4 A estrutura da Terra, as rochas e o solo 87
1 A Terra por dentro e por fora 88
� A forma da Terra 88
� A estrutura da Terra 88
� A crosta terrestre 89
O relevo 89
Modelando o relevo 90
2 As movimentações da crosta terrestre 92
� A crosta não é contínua 92
� Os continentes se movem 93
As teorias da dinâmica terrestre 93
� Os movimentos das placas tectônicas e suas consequências 94
Tipos de movimento 94
� Vulcões 95
� Terremotos 96
Terremotos no Brasil 97
� Formação de cadeias montanhosas 97
3 Rochas e minerais 99
� Principais minerais da crosta terrestre 99
� Estrutura e tipos de rocha 100
Rochas magmáticas ou ígneas 100
Os vulcões e o magma 100
Rochas sedimentares 101
Tipos de rocha sedimentar 101
Fósseis 102
Rochas metamórficas 103
Tipos de rocha metamórfica 103
� Minérios 104
� Ciência à mão: Identificação de carbonatos 106
4 Formação e composição do solo 108
� O que é solo? 108
� A origem do solo 108
� Os solos são diferentes 109
Os tipos de solo e suas texturas 109
� Permeabilidade 109
� Perfil do solo 110
� Ciência à mão: Permeabilidade do solo 112
� Lendo Ciências: Outra grande extinção se aproxima 114
� Questões globais 115 � Para saber mais 117
Projeto: Modelando fósseis 118
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5 O solo e os seres vivos 121
1 Manejo do solo e preservação ambiental 122
� O início do cultivo 122
� A preparação do solo para a agricultura 122
Aração 123
Irrigação 123
Alagamento 123
Aspersão 123
Gotejamento 123
Drenagem 124
Adubação 125
Calagem 126
Rotação de culturas 126
� Agressões ao solo 127
Erosão 127
Evitando a erosão 127
Assoreamento 127
Desertificação 128
� Queimada 129
� Controle inadequado de pragas 129
2 O solo e os seres vivos 132
� Seres do solo 132
� O solo e a saúde humana 133
Algumas doenças causadas por parasitas 134
Ancilostomose 134
Bicho-geográfico 134
Ascaridíase 134
Botulismo 135
Tétano 135
3 Poluição do solo e o problema do lixo 137
� As consequências da urbanização 137
� O descarte de resíduos sólidos 138
Os quatro Rs 138
A reciclagem 139
A compostagem 140
Os resíduos não recicláveis 140
Aterro sanitário 140
Incineração 141
Lixões 141
� Ciência à mão: Montando uma composteira 143
� Lendo Ciências: Coleta seletiva e reciclagem de lixo 144
� Questões globais 145 � Para saber mais 147
6 A atmosfera 149
1 A composição da atmosfera terrestre 150
� Os gases que compõem a atmosfera terrestre 151
Gás nitrogênio 151
Gás oxigênio 151
Gás carbônico 152
Gases nobres 152
Vapor de água 153
� Material particulado na atmosfera 154
2 As camadas da atmosfera terrestre 156
� Exosfera 157
� Termosfera 157
� Mesosfera 157
� Estratosfera 157
� Troposfera 157
� A atmosfera se modifica de acordo com a altitude 158
3 Propriedades do ar 160
� Massa 160
� Volume 161
� Elasticidade e compressibilidade 161
Equipamentos que usam gases comprimidos 162
Compressores de ar 162
Bomba de ar 162
Cilindros de mergulho 162
Aerossóis 162
Mudanças de características nos gases comprimidos 163
� Pressão 164
Pressão atmosférica 164
Medindo a pressão atmosférica 165
� Ciência à mão: Pressão do ar 167
4 Clima e previsão do tempo 168
� Ventos e brisas 169
Brisa marinha 170
Brisa terrestre 170
� Precipitação e umidade do ar 171
Tipos de precipitação 172
Classificação das nuvens 173
� Massas de ar 174
Frentes frias, frentes quentes 174
� Meteorologia 175
� Ciência à mão: Construindo um barômetro 177
A massa do ar 178
� Lendo Ciências: Como se forma um furacão 179
� Questões globais 180 � Para saber mais 181
Projeto: Painel de fenômenos atmosféricos 182
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7 O ar e os seres vivos 185
1 Seres vivos, respiração e energia 186
� Transformações na natureza 186
� Trocas gasosas 187
Pulmões 187
Pele 187
Brânquias 188
As plantas também respiram 189
� Respiração celular 189
� Fotossíntese 190
� Ciência à mão: A fotossíntese produz gás oxigênio 192
2 Poluição do ar 194
� A combustão e os poluentes do ar 194
Combustíveis fósseis e biocombustíveis 195
� Inversão térmica 196
� Efeito estufa e aquecimento global 197
Os acordos mundiais 198
A camada de gás ozônio 199
� Chuva ácida 199
� Indicadores biológicos da poluição 200
� Combate à poluição do ar 201
3 O ar e a saúde humana 203
� Alergias 203
� Doenças infecciosas 203
Gripe 203
Tuberculose 204
O combate às doenças respiratórias 204
� Tabagismo 205
� Ciência à mão: Simulando o efeito estufa 206
� Lendo Ciências: Mal das montanhas 209
� Questões globais 210 � Para saber mais 211
8 A Terra no Sistema Solar 213
1 O movimento de rotação da Terra 214
� Movimento aparente do Sol 214
Orientação pelo movimento do Sol 215
� Orientação pelas estrelas 216
� Outras formas de orientação 217
� A rotação da Terra 218
A noite e o dia 218
� Ciência à mão: Relógio de sol 219
2 O movimento de translação da Terra 221
� A translação da Terra 221
A inclinação do eixo terrestre 222
� As estações do ano 223
Verão e inverno 223
Primavera e outono 223
As estações e os raios solares 224
Solstícios e equinócios 225
� Ciência à mão: Estações do ano 227
� Lendo Ciências: O horário de verão 228
3 Fases da Lua, eclipses e as medidas de tempo 229
� As fases da Lua 229
O ciclo da Lua 230
O movimento da Lua em torno da Terra 230
Entendendo as fases da Lua 231
� Eclipse do Sol 232
� Eclipse da Lua 232
� O calendário 233
Tipos de calendário 233
4 O Sistema Solar 236
� Os planetas do Sistema Solar 236
� Outros astros do Sistema Solar 237
Planetas-anões e plutoides 237
Satélites naturais 237
� Corpos menores do Sistema Solar 240
Asteroides 240
Meteoroides 240
Cometas 240
� Ciência à mão: Para entender o Sistema Solar 242
� Questões globais 244 � Para saber mais 245
Referências bibliográficas: 246 Fontes da internet: 248
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sumário
2 Classificação dos seres vivos 67
1 A evolução da vida 68
� Como tudo começou? 68
� O pensamento racional e científico 69
� Teorias sobre a origem da vida 70
� A vida: uma evolução química 72
� A vida em evolução 73
� A evolução por seleção natural 74
� A árvore da vida 75
2 A célula 77
� A descoberta da célula 77
� A Teoria Celular 78
� Tipos de células 79
� Tipos de células eucarióticas 80
� Os tecidos celulares 8 1
� Seres unicelulares e pluricelulares 8 1
3 Características dos seres vivos 83
� Metabolismo 83
� Nutrição 84
� Respiração 84
� Crescimento 84
� Sensibilidade, reação e movimento 85
� Adaptação 85
� Reprodução 86
4 Classificação dos seres vivos 89
� A classificação biológica 89
� O sistema de classificação de Lineu 90
� A classificação e a evolução 92
� A nomenclatura biológica 94
� Os reinos de seres vivos 95
5 Os vírus 97
� Características dos vírus 97
� Vírus que infectam seres humanos 99
� Ciência à mão: O reino dos botões 101
� Lendo Ciências: Encontrada bactéria multicelular em lagoas do Rio 102
� Questões globais 103 � Para saber mais 105
1 Ecologia 11
1 O que a Ecologia estuda 12
� Ecologia: o estudo das interações 12
� O organismo no ambiente 14
2 Os organismos e o ambiente 16
� Componentes físicos do ambiente 16
� Os habitantes 17
� A população e o ambiente 19
� A estrutura das comunidades 20
3 Relações ecológicas entre os organismos 22
� A vida entre os iguais 22
� Relações com outras espécies 23
4 Matéria e energia nos ecossistemas 26
� Relações alimentares 26
� Matéria e energia nas cadeias alimentares 29
� Impactos das ações humanas 29
� A matéria no ecossistema 30
5 Biomas brasileiros I 33
� Os biomas brasileiros 33
� O bioma Floresta Amazônica 34
� O bioma Mata Atlântica 37
� O bioma Cerrado 40
6 Biomas brasileiros II 43
� O bioma Caatinga 43
� O bioma Pantanal 45
� O bioma Campos Sulinos 47
� Ecossistemas costeiros e marinhos 49
� Zona marinha 52
� Ciência à mão: A fertilidade do solo 58
� Lendo Ciências: Ameaças ao Pantanal 59
� Questões globais 60 � Para saber mais 6 1
Caixa de ferramentas: Procedimentos de pesquisa na internet 62Projeto: Modelos de ecossistema 64
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3 Reinos Monera, Fungo e Protoctista 107
1 Reino Monera 108
� Características gerais 108
� Reprodução nas bactérias 109
� Nutrição das bactérias 110
� Bactérias em ambientes extremos 112
� Bactérias na indústria 113
� Bactérias e saúde humana 114
2 Reino dos Fungos 118
� Organização corporal 118
� Nutrição 118
� Reprodução 118
� Diversidade de fungos 119
� Os fungos na natureza 120
� Fungos utilizados pelo ser humano 121
� Os fungos e a saúde humana 122
3 Reino dos Protoctistas: protozoários 124
� Os protozoários 124
� Estrutura 124
� Nutrição 124
� Reprodução 124
� Grupos de protozoários 125
� Os protozoários e a saúde humana 126
� Protozoários na natureza 130
4 Reino dos Protoctistas: algas 132
� As algas 132
� Algas unicelulares 132
� Algas pluricelulares 134
� Ciência à mão: Cultivando bolores 136
� Lendo Ciências: KPC não é mais mortífera que outras superbactérias 137
� Questões globais 138 � Para saber mais 139
4 Reino das Plantas I 141
1 Briófitas 142
� Organização corporal das briófitas 142
� Ciclo de vida das briófitas 143
� Diversidade e classificação das briófitas 144
2 Pteridófitas 146
� Organização corporal das pteridófitas 146
� Ciclo de vida das pteridófitas 147
� Diversidade e classificação das pteridófitas 148
� As pteridófitas do passado 149
3 Gimnospermas 1 5 1
� A semente 1 5 1
� Organização corporal das gimnospermas 152
� Ciclo de vida das gimnospermas 153
� Diversidade e classificação das gimnospermas 154
� Gimnospermas utilizadas pelo ser humano 155
� Ciência à mão: Cultivando esporos de samambaia 157
� Lendo Ciências: Mata de araucárias 158
� Questões globais 159 � Para saber mais 1 6 1
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sumário
5 Reino das Plantas II 163
1 As angiospermas 164
� Origem das angiospermas 164
� Estrutura das angiospermas: flores e frutos 165
� Estrutura das angiospermas: raiz e caule 166
2 A folha 172
� Estrutura da folha 172
� Fotossíntese 173
� Transpiração 174
� Gutação 174
� Diversidade das folhas 175
� Folhas modificadas 176
3 Flor, fruto e semente 179
� Flor 179
� O ciclo alternante das angiospermas 183
� A formação da semente 183
� A formação do fruto 185
� Dispersão das sementes 186
� Plantas anuais e plantas perenes 187
� Ciência à mão: Germinação de sementes e desenvolvimento inicial da planta 189
� Lendo Ciências: O papel do banco de sementes na restauração de áreas degradadas 192
� Questões globais 193 � Para saber mais 195
Projeto: Construção de um herbário 196
6 Invertebrados I 199
1 Como são os animais 200
� Características gerais 200
� Classificação 200
� Origem e diversidade 201
� Diversidade dos invertebrados 202
2 Poríferos e cnidários 204
� Poríferos 204
� Cnidários 207
3 Platelmintos e nematódeos 212
� Platelmintos 212
� Nematódeos 217
4 Moluscos e anelídeos 220
� Moluscos 220
� Anelídeos 223
� Ciência à mão: As minhocas e o solo 226
� Lendo Ciências: Com minhocas, sistema doméstico converte lixo orgânico em fertilizante 227
� Questões globais 228 � Para saber mais 229
7 Invertebrados II 231
1 Artrópodes 232
� Principais características dos artrópodes 232
� Diversidade e abundância dos artrópodes 234
2 Artrópodes: insetos 236
� Organização corporal dos insetos 236
� A diversidade dos insetos 236
3 Artrópodes: crustáceos 243
� Crustáceos 243
� A diversidade dos crustáceos 244
� Organização corporal dos crustáceos 244
4 Artrópodes: aracnídeos e miriápodes 247
� Organização corporal dos aracnídeos 247
� Miriápodes: características gerais 249
5 Equinodermos 251
� Características gerais 251
� Diversidade dos equinodermos 252
� Sistemas e órgãos dos equinodermos 253
� Ciência à mão: Observação de moscas-das-frutas 256
� Lendo Ciências: Controle biológico amplia acesso do Brasil ao mercado internacional de frutas 257
� Questões globais 258 � Para saber mais 259
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8 Vertebrados I 261
1 Peixes 262
� Diversidade de peixes 263
� Características gerais dos peixes 265
� Revestimento corporal 265
� Locomoção 266
� Respiração 267
� Reprodução 268
2 Anfíbios 271
� Diversidade de anfíbios 271
� Características gerais dos anfíbios 272
� Revestimento corporal 273
� Locomoção 274
� Reprodução 275
� Respiração 276
3 Répteis 279
� Diversidade de répteis 279
� Características gerais 280
� Revestimento corporal 281
� Locomoção 282
� Respiração 282
� Reprodução 283
� Prevenção de acidentes com répteis 284
� Ciência à mão: Criando peixes ornamentais 287
� Lendo Ciências: Anfíbio transparente corre risco de extinção na Amazônia 288
Entre o perigo e o mito 289
� Questões globais 290 � Para saber mais 291
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9 Vertebrados II 293
1 Aves 294
� Características gerais 294
� Modos de locomoção 295
� O voo das aves 297
� Revestimento 299
� Respiração 300
� Reprodução 300
� Alimentação 301
2 Mamíferos 304
� Características gerais 304
� Reprodução 304
� Gestação e cuidados com a prole 305
� Em todos os lugares 307
� Alimentação 308
� Locomoção 309
� Revestimento 3 1 1
� Ciência à mão: Observação de aves 313
� Lendo Ciências: Macacos me mordam! 314
� Questões globais 315 � Para saber mais 317
Referências bibliográficas: 3 1 8
Fontes da internet: 320
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sumário
2 Por que comemos? 42
� Os nutrientes 43
Nutrientes plásticos ou construtores: proteínas 43
Nutrientes reguladores 43
Nutrientes energéticos: carboidratos e lipídios 44
Reservas energéticas 44
Fibras 45
Água 45
Importantes líquidos 45
Alimentos e necessidades energéticas 46
O valor calórico dos alimentos 46
3 Alimentação e saúde 48
� Desnutrição 48
� Obesidade 49
� Verminoses e intoxicações 49
� Transtornos alimentares 50
Anorexia e bulimia 50
Compulsão alimentar periódica 50
4 O alimento no corpo 52
� Boca 53
Glândulas salivares e as enzimas 53
Língua 53
Dentes 53
A importância da mastigação 54
A saúde dos dentes 54
� Faringe e esôfago 55
� Estômago 55
� Intestino delgado 56
Duodeno 56
Jejuno e íleo 57
� Intestino grosso 58
Microbiota intestinal 58
Diarreia 59
Prisão de ventre 59
� Ciência à mão: Interpretação das informações nutricionais 62
� Lendo Ciências: Mais de 20% dos jovens comem sempre na frente da TV ou do computador, mostra pesquisa 64
� Questões globais 65 � Para saber mais 67
Caixa de ferramentas: Coleta e análise de dados 68
1 O corpo humano 11
1 Nosso corpo por fora e por dentro 12
� O estudo do corpo: um pouco de história 12
Leonardo da Vinci e o Homem Vitruviano 12
O corpo por dentro: a contribuição de Vesalius 13
� Nosso corpo por dentro 14
� O corpo em funcionamento 15
Equilíbrio interno 16
Metabolismo 16
2 A célula 18
� Estruturas celulares 18
Membrana plasmática 18
Citoplasma 18
Núcleo 18
� As organelas celulares 19
� Divisão celular 20
Mitose 20
Meiose 20
3 Das células aos tecidos 22
� Como são as células humanas? 22
� As células formam tecidos 23
A diferenciação celular 23
Tecido epitelial 23
O tecido conjuntivo 24
O tecido muscular 24
O tecido nervoso 25
� No corpo, tudo são células? 25
� Níveis de organização: das células ao organismo 26
� Ciência à mão: Construindo uma célula 28
� Lendo Ciências: Conheça a polêmica sobre as células-tronco 30
� Questões globais 31 � Para saber mais 33
2 Alimentos e sistema digestório 35
1 Os alimentos e o ser humano 36
� Mudando os hábitos de vida 36
� A produção dos alimentos 36
� O processamento dos alimentos 37
Conservação dos alimentos 37
� Grupos de alimentos 38
Valorizando as refeições 39
� Pirâmide alimentar 40
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3 Sistema respiratório 71
1 O sistema respiratório 72
� Respiração pulmonar 72
� Vias respiratórias 72
Cavidade nasal 73
Faringe 73
Laringe 73
Traqueia 73
Brônquios e bronquíolos: a árvore respiratória 74
� Porção respiratória 74
Pulmões 74
Alvéolos pulmonares 75
� Poluição atmosférica e saúde respiratória 76
2 Gás oxigênio: dos pulmões às células 78
� Ventilação pulmonar: inspiração e expiração 78
Pressão e elasticidade do ar 78
Inspirando e expirando 78
� As trocas gasosas 79
Composição do ar: ar inspirado 3 ar expirado 79
Difusão e trocas gasosas 80
A difusão nos alvéolos 80
A difusão nos tecidos corporais 80
O transporte dos gases respiratórios 81
Ar e altitude 81
� Respiração celular 82
Integração da ventilação pulmonar e da respiração celular 82
� Tabagismo 83
Cigarro e doenças 83
Os fumantes passivos 83
� Ciência à mão: Medindo o volume de ar expirado dos pulmões 85
Um modelo de sistema respiratório 86
� Lendo Ciências: Doentes pelo fogo 87
� Questões globais 88 � Para saber mais 89
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4 Sistema cardiovascular 91
1 O sistema cardiovascular 92
� Coração 93
� Vasos sanguíneos 94
Artérias e veias 94
Capilares 94
2 O sangue 96
� O plasma sanguíneo 96
� As células do sangue 96
Hemácias 96
Leucócitos 97
Plaquetas e coagulação do sangue 97
� Os grupos sanguíneos 98
O sistema ABO 98
O sistema Rh 98
3 A circulação do sangue e a saúde 100
� A circulação do sangue 100
A regulação da circulação 1 0 1
� A saúde do sistema cardiovascular 102
4 O sistema linfático e o sistema imunitário 104
� O sistema linfático e a linfa 104
� O sistema imunitário 105
Memória do sistema imunitário 106
Vacinas 106
Soros 107
Alergias 107
� Ciência à mão: Medição da frequência cardíaca em três situações 109
� Lendo Ciências: Colesterol 1 1 1
Cuide do seu coração 1 1 2
� Questões globais 1 1 3 � Para saber mais 1 1 5
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8
sumário
5 Sistema urinário 117
1 Funções e organização do sistema urinário 1 1 8
� Dos intestinos às células 1 1 8
� Os resíduos do metabolismo celular 1 1 9
A água e a concentração da urina 1 1 9
� A organização do sistema urinário 120
A estrutura do rim 1 2 1
2 A formação da urina 123
� O que acontece nos néfrons 123
Filtração 123
A reabsorção 123
A secreção 124
� A composição da urina 124
� Higiene e saúde do sistema urinário 125
� Ciência à mão: Analisando um exame de urina 127
� Lendo Ciências: Transplantes de órgãos no Brasil 128
� Questões globais 129 � Para saber mais 1 3 1
6 Sistema musculoesquelético 133
1 Sistema esquelético 134
� O sistema esquelético 134
� Os ossos 134
Estrutura óssea 135
� Articulações 135
� Os cuidados com a postura 136
2 Sistema muscular 138
� A unidade funcional dos músculos 138
� Tipos de músculo 139
� A produção dos movimentos voluntários 139
� A importância dos exercícios físicos 140
� Como praticar 140
� Saúde e padrões de beleza 1 4 1
� Ciência à mão: A movimentação do braço e do antebraço 144
� Lendo Ciências: “Luzia” mexicana agita ocupação da América 146
� Questões globais 147 � Para saber mais 149
Projeto: Promovendo a saúde na escola e na comunidade 150
7 Sistema nervoso e percepção 153
1 Integração e coordenação de ações 154
� Funções do sistema nervoso 154
� Os neurônios 155
As células gliais 155
A comunicação entre os neurônios 156
2 Organização do sistema nervoso 158
� Sistema nervoso central 158
Encéfalo 158
Medula espinal 159
� Sistema nervoso periférico 159
Encéfalo, medula e nervos atuam em conjunto 160
� A saúde do sistema nervoso 160
Nem sempre o distúrbio indica doença 161
Drogas 161
Consumo e dependência 161
Álcool 162
3 Ações voluntárias e ações involuntárias 164
� Ações voluntárias 164
� Ações involuntárias 164
� Sistema nervoso simpático e sistema nervoso parassimpático 165
Sistema nervoso simpático 165
Sistema nervoso parassimpático 165
Funções do sistema nervoso autônomo 166
� Ato reflexo 166
4 Percepção 168
� Percepção interna e percepção externa 168
� Visão 169
Olho 169
O uso de lentes corretivas 169
Os fotorreceptores 170
A percepção das cores 170
� Audição 1 7 1
Orelha externa 1 7 1
Orelha média 172
Orelha interna 172
Equilíbrio 172
� Olfato 173
� Gustação 174
� Tato 175
� Lendo Ciências: Tenha bons sonhos... 178
� Ciência à mão: As habilidades motoras 179
Qual é o tamanho do seu nariz? 180
� Questões globais 1 8 1 � Para saber mais 183
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8 Sistema endócrino 185
1 As glândulas e os hormônios 186
� Os hormônios 186
� Classificação das glândulas 187
Glândulas exócrinas 187
Glândulas endócrinas 187
� Produção e atuação dos hormônios 188
2 Mecanismos de regulação dos hormônios 191
� Retroalimentação 191
Retroalimentação negativa 191
O controle do excesso de glicose no sangue 191
Retroalimentação positiva 192
A atividade da ocitocina durante o parto e a amamentação 192
� Insulina, glucagon e diabetes 193
A diabetes melito 193
� Ciência à mão: Ritmo de crescimento 195
� Lendo Ciências: Tecido adiposo e leptina 197
� Questões globais 198 � Para saber mais 199
9 Sexualidade, reprodução e genética 201
1 O ser humano em transformação 202
� Puberdade e adolescência 202
Puberdade feminina 202
Puberdade masculina 202
Identidade: adolescente 203
Uma pequena volta pelo mundo 204
� Sistema genital feminino 205
Ovários, útero e tubas uterinas 205
Vagina e pudendo feminino 206
Ovulação e ciclo menstrual 206
� Sistema genital masculino 207
Pênis, uretra, escroto e testículos 207
Produção e armazenamento dos espermatozoides 208
� Sexualidade e adolescência 209
O sexo biológico, o gênero e a orientação sexual 209
Alguns assuntos delicados 210
2 Reprodução humana e sexualidade 212
� Estabelecendo uma relação 212
� O relacionamento sexual 213
Excitação sexual e penetração 213
Orgasmo 213
� A gravidez 214
O início: a fecundação 214
Fixação do embrião 215
Placenta e cordão umbilical 215
Desenvolvimento do bebê e parto 216
� Métodos anticoncepcionais 217
Métodos de barreira 217
Métodos comportamentais 218
Métodos hormonais 218
Métodos cirúrgicos de esterilização 219
3 Saúde e sexualidade 221
� Cuidando da saúde 221
A saúde de rapazes e garotas 221
� Gravidez na adolescência 222
� Câncer de mama e autoexame 223
� Doenças sexualmente transmissíveis 224
Sífilis 224
Gonorreia 225
Clamidíase 225
Condiloma acuminado 225
Hepatites B e C 225
Síndrome da imunodeficência adquirida: aids 226
4 Hereditariedade 228
� Herança biológica 228
DNA: o material genético 229
DNA e divisão celular 229
Cromossomos 229
Genes 230
Os alelos podem ser dominantes ou recessivos 231
Homozigotos ou heterozigotos 231
Fenótipo e genótipo 231
Mecanismos da herança biológica 232
Com ou sem bico de viúva? 232
� Tecnologia e genética 233
Testes de paternidade ou maternidade 233
Organismos transgênicos 233
Clonagem 234
Células-tronco 234
� Ciência à mão: Entendendo a herança biológica 236
� Lendo Ciências: Gêmeos idênticos e gêmeos diferentes 238
As revelações sobre o cérebro adolescente 239
� Questões globais 240 � Para saber mais 243
Projeto: Painel sobre adolescência e sexualidade 244
Referências bibliográficas: 247 Fontes da internet: 248
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sumário
2 Matéria: transformações e estrutura 45
1 Transformações da matéria 46
� Transformações físicas e químicas 46
Descrevendo as transformações da matéria 47
Evidências da transformação química 47
Como identificar uma transformação química 48
� Ciência à mão: As transformações químicas da matéria 50
2 A combustão e as representações químicas 51
� As reações de combustão 51
� Representação das transformações químicas 52
� Combustão dos compostos de carbono 53
A investigação das combustões 54
Teoria do flogisto 54
Lavoisier: o pai da Química moderna 55
A lei da conservação das massas 56
Cálculos envolvendo a lei da conservação das massas 57
3 O nível microscópico da matéria 59
� Partículas que constituem as substâncias 59
� A teoria cinética e os estados de agregação 60
O estado sólido 60
O estado líquido 61
O estado gasoso 61
4 Os primeiros modelos sobre a matéria 63
� Reações de decomposição 63
Substâncias simples e compostas 64
� Os elementos químicos e a classificação periódica 65
� Elementos e átomos: a teoria atômica de Dalton 66
O modelo atômico de Dalton e as fórmulas químicas 67
As transformações químicas segundo a teoria atômica de Dalton 68
� Representação das equações químicas 69
Os coeficientes estequiométricos e o balanceamento das equações químicas 70
Regras práticas para efetuar o balanceamento das equações químicas 71
� O modelo de Dalton e as relações de massas nas transformações químicas 72
Lei da conservação das massas 72
Lei das proporções definidas 72
Cálculos envolvendo a lei das proporções definidas 73
� Ciência à mão: O princípio da conservação das massas 75
� Lendo Ciências: Hálito culpado 76
� Questões globais 77 � Para saber mais 79
Caixa de ferramentas: Exposição oral 80
1 A matéria: objeto de estudo da Química 11
1 A Química, a sociedade e o estudo da matéria 12
� Propriedades da matéria 13
Solubilidade 14Influência da temperatura na solubilidade 15Condutibilidade elétrica 15Condutibilidade térmica 15
Densidade 16Determinação da densidade de sólidos 17Determinação da densidade de líquidos 18
� Ciência à mão: Determinação da densidade dos materiais 20
2 Do que são formados os materiais 21
� Misturas e substâncias 21
� Misturas homogêneas e heterogêneas 22Misturas homogêneas 22Misturas heterogêneas 22Sistemas homogêneos e heterogêneos 23
� As mudanças de estado físico da matéria 24
� Os estados físicos da matéria e as temperaturas de fusão e de ebulição 25
� Curvas de aquecimento 26Aquecimento de sistemas constituídos por uma única substância 26Curvas de resfriamento de sistemas constituídos por uma única substância 26Aquecimento de misturas homogêneas 27
Analisando curvas de aquecimento 27
3 Separação de misturas 31
� Sistemas heterogêneos 31
Misturas formadas por sólidos e líquidos 31Filtração simples 31Decantação 32Centrifugação 32
Misturas formadas por sólidos 32Levigação e ventilação 32Catação 32Imantação 32Dissolução fracionada 33
Misturas formadas por líquidos 33Decantação 33
� Sistemas homogêneos 33
Evaporação 33Destilação simples 34Destilação fracionada 34
� Aplicações da separação de misturas 35
A destilação do petróleo 35A obtenção de ouro e o meio ambiente 36Os métodos utilizados na separação de misturas e o tratamento de água 37
Tratamento da água 37
� Ciência à mão: Separação de misturas 39
� Lendo Ciências: O Mar Morto vai sumir? 40
� Questões globais 41 � Para saber mais 43
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3 Classificação eestrutura dos materiais 83
1 A evolução dos modelos atômicos 84
� A natureza elétrica da matéria 84
� O modelo atômico de Thomson 85
Comparando os modelos de Dalton e Thomson 85
� A descoberta da radioatividade 86
Limitações do modelo de Thomson 86
O modelo atômico de Rutherford 87
Limitações do modelo de Rutherford 87
� O modelo atômico de Rutherford-Bohr 88
Luminescência e o modelo atômico de Bohr 88
� Identificação de elementos e átomos 89
Íons: cátions e ânions 89
Número de massa e número atômico 90
Cálculos envolvendo número de massa e número atômico 90
Isótopos 90
� Ciência à mão: Elaborando modelos 92
2 A classificação periódica 93
� Periodicidade dos elementos químicos 93
� Organização dos elementos 94
� A classificação dos elementos 96
Metais, não metais, gases nobres e hidrogênio 96
� Propriedades dos elementos de alguns grupos 97
Elementos do grupo 1: metais alcalinos 97
Elementos do grupo 2: metais alcalinoterrosos 98
Elementos do grupo 17: halogênios 98
Elementos do grupo 16: calcogênios 98
3 Ligações químicas 100
� Classificação das ligações químicas 100
Substâncias metálicas 101
Substâncias moleculares 101
Substâncias iônicas 101
Fórmulas dos compostos iônicos 102
� Moléculas ou agregados atômicos 102
� Lendo Ciências: Alumínio é material mais reciclado no Brasil, segundo dados do IBGE 104
� Questões globais 105 � Para saber mais 107
4 Produção de materiais e seus efeitos 109
1 Obtenção e produção dos materiais 110
� Metais 110
� Produção industrial do ferro 112
� Problemas ambientais causados pela mineração 113
Chuva ácida 113
� Corrigindo a acidez do solo 114
� Reações de neutralização 115
� Ciência à mão: A chuva ácida 117
2 Cinética química 118
� A rapidez das transformações químicas 118
Fatores que alteram a rapidez das reações 119
Temperatura 119
Concentração de substâncias reagentes 119
Superfície de contato 120
Catalisadores 120
� Ciência à mão: Uso de indicador ácido-base para classificar soluções aquosas e misturas 122
� Lendo Ciências: Meio ambiente e chuva ácida 123
Mar fica ácido em ritmo sem precedente e vida marinha é afetada 124
� Questões globais 126 � Para saber mais 127
Projeto: Criação de um plano de ações ambientais na escola 128
5 Movimento e repouso 131
1 Estudo dos movimentos 132
� Referencial 132
� Trajetória e deslocamento 133
� Velocidade 134
Gráficos 135
Movimento uniforme (MU) 136
Movimento uniformemente variado (MUV) 137
� Aceleração 138
Aceleração da gravidade 139
Queda livre 139
Queda livre como exemplo de MUV 140
2 Forças 143
� A relação entre o corpo e a força 143
Medindo forças 143
� Tipos de forças 143
� Características das forças 144
Grandezas escalares e vetoriais 144
� As leis de movimento 145
Primeira lei de Newton – princípio da inércia 145
Sistema de forças 146
Soma de vetores 146
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8
sumário
Segunda lei de Newton – princípio fundamental da dinâmica 147
Terceira lei de Newton – princípio da ação e reação 148
3 Aplicações das leis de Newton 150
� Força gravitacional ( F g � ) e força peso ( P� ) 150
Relação entre peso e massa dos corpos 151
� Força normal ( N� ) 152
� Força de tração ( T� ) 153
� Força elástica ( F � el ) 154
� Força de atrito ( F � at ) 155
� Empuxo – princípio de Arquimedes 156
� Força resultante centrípeta 157
� Ciência à mão: Deformações elásticas 159
� Lendo Ciências: Por que a Lua não cai sobre a Terra? 160
� Questões globais 161 � Para saber mais 163
6 Trabalho e energia 165
1 Máquinas 166
� Primeiras máquinas 166
� Máquinas simples 167
Alavancas 168
Rodas, roldanas e engrenagens 169
Plano inclinado 170
Cunha 170
Parafusos 171
� Ciência à mão: Estudo das alavancas 173
2 Energia e sua transformação 174
� Principais energias utilizadas 174
� Tipos de energia 175
Energia potencial gravitacional 176
Energia potencial elástica 177
Energia cinética 178
Energia química 178
Energia térmica 179
Energia luminosa 179
Energia nuclear 179
� Transformação da energia 180
� Ciência à mão: Energia potencial gravitacional 182
3 Trabalho, potência e energia 183
� Trabalho 183
� Potência 184
Energia e combustíveis 185
� Energia em nossas residências 186
� Lendo Ciências: Energia solar: uma solução eletrizante! 189
� Questões globais 190 � Para saber mais 193
7 Ondas 195
1 Estudo das ondas 196
� Ondas mecânicas 197
� Ondas eletromagnéticas 197
Raios infravermelho 198
Raios X 198
Raios gama 199
Raios ultravioleta 199
� Pulso de onda e onda periódica 200
� Características de uma onda qualquer 201
Amplitude 201
Crista ou vale 201
Velocidade de propagação 201
� Características da onda periódica 202
Período e frequência 202
Comprimento 202
2 Som 204
� Ondas transversais e longitudinais 204
Infrassom e ultrassom 205
� Velocidade do som 206
� Características da onda sonora 207
Intensidade 207
Timbre 208
Altura 208
� Eco 209
� Fala e audição 209
� Poluição sonora e ruído de fundo 210
Efeitos da poluição sonora na saúde 210
3 Luz 212
� Luz, uma onda eletromagnética 212
Velocidade da luz 212
� Classificação dos meios ópticos 213
Meios transparentes 213
Meios translúcidos 213
Meios opacos 213
� Princípios da propagação da luz 214
Princípio da propagação retilínea 214
Princípio da independência dos raios luminosos 214
Princípio da reversibilidade dos raios luminosos 214
� Fênomenos associados à propagação da luz 215
Sombras 215
Eclipses 216
Câmara escura de orifício 216
� Fenômenos ópticos 217
Reflexão da luz 217
As leis da reflexão da luz 218
Refração 219
Índice de refração 219
Dispersão 220
A frequência da cor 220
Absorção 220
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� Aplicações dos fenômenos ópticos 221
Espelhos 221
Espelhos planos 221
Espelhos esféricos 222
Lentes 223
Lentes convergentes 223
Lentes divergentes 224
Associação de lentes e instrumentos ópticos 224
� Cores e visão dos objetos 225
Fontes de luz 225
Cores dos objetos 225
A visão dos objetos 225
O olho humano 226
Distúrbios da visão 227
� Ciência à mão: Ângulo de incidência e ângulo de reflexão em espelho plano 230
Formação de imagens no espelho plano 231
4 Calor 232
� Sensação térmica e temperatura 232
� Medindo a temperatura 233
Escalas termométricas 234
� O calor e sua medida 235
� Transmissão do calor 236
Condução 236
Convecção 237
Radiação 237
� Efeitos do calor sobre os corpos 238
Calor sensível 238
Quantidade de calor sensível 238
Calor latente 239
Quantidade de calor latente 239
� A dilatação dos corpos 239
� Lendo Ciências: Aquecimento e clima – O fenômeno El Niño 241
Como Newton explicou a separação das cores da luz do Sol 242
� Questões globais 243 � Para saber mais 245
Projeto: Exposição de objetos ópticos 246
8 Eletricidade e magnetismo 249
1 Eletricidade 250
� De onde vem a eletricidade 250
Bons condutores e maus condutores 251
� Como eletrizar um corpo 251
Eletrização por atrito 251
Eletrização por contato 252
Eletrização por indução 252
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� A corrente elétrica 253
Efeitos da passagem de corrente elétrica 254
Diferença de potencial 254
Resistência elétrica 255
Potência elétrica 255
� Circuitos elétricos 256
2 Magnetismo 258
� Polos magnéticos 258
Bússolas 258
� O eletromagnetismo 259
Receptores e geradores elétricos 259
As telecomunicações 260
Magnetismo terrestre e vento solar 260
� Ciência à mão: Motor elétrico 262
� Lendo Ciências: Para especialistas, queda de avião por causa de raio é improvável 263
Evite choques elétricos! 264
� Questões globais 265 � Para saber mais 267
9 O Universo e a Astronomia 269
1 A observação do céu noturno 270
� Instrumentos para observação do céu 271
� Máquinas para exploração espacial 272
� Além do Sistema Solar 273
Galáxias e Universo 273
� Lendo Ciências: Descoberto o primeiro exoplaneta habitável 275
2 O percurso da Astronomia 276
� Os passos iniciais 276
� O desenvolvimento 277
� A origem do Universo explicada pelos mitos 278
Mitologia chinesa 278
Mitologia ioruba 278
Mitologia japonesa 278
Mito Caiapó 279
� Instrumentos de observação e exploração espacial 280
Lunetas 280
Telescópios 280
� A origem do Universo explicada pela Ciência 281
� Ciência à mão: Observando estrelas no céu 283
� Questões globais 284 � Para saber mais 285
Referências bibliográficas: 286
Fontes da internet: 288
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