MATÉRIA E ENERGIA PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MATERIAIS
OBJETOS DO CONHECIMENTO
HABILIDADES (EF05CI01) Explorar fenômenos da vida cotidiana que evidenciem propriedades físicas dos materiais – como densidade, condutibilidade térmica e elétrica, respostas a forças magnéticas, solubilidade, respostas a forças mecânicas (dureza, elasticidade etc.), entre outras. (EF05CI02) Aplicar os conhecimentos sobre as mudanças de estado físico da água para explicar o ciclo hidrológico e analisar suas implicações na agricultura, no clima, na geração de energia elétrica, no provimento de água potável e no equilíbrio dos ecossistemas regionais (ou locais).
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS O barro, o algodão e a tampinha de garrafa usados pelo joão-de-barro são constituídos de matéria. A matéria tem características, também chamadas de propriedades. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS: MASSA VOLUME DENSIDADE SOLUBILIDADE RESISTÊNCIA OU TENACIDADE ELASTICIDADE MAGNETISMO DUREZA CONDUTIBILIDADE TÉRMICA CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA
MASSA A massa de um objeto está relacionada à quantidade de matéria que ele apresenta e pode ser obtida por meio de uma balança. O volume de um objeto está relacionado ao espaço que ele ocupa. VOLUME
EXEMPLO DE MASSA
EXEMPLO DE VOLUME
PROPRIEDADES DOS MATERIAIS Além da massa e do volume, há outras propriedades que são específicas, ou seja, variam de acordo com o tipo de material. Por exemplo, quando colocados na água, alguns materiais afundam e outros flutuam. Também existem materiais que são resistentes, como a madeira e o ferro, e outros que são frágeis, como o vidro e o isopor. São essas propriedades que definem o uso desses materiais.
DENSIDADE O que define se um objeto flutua ou afunda na água é sua densidade. A densidade de um material depende da combinação entre massa e volume, ou seja, quanto maior for a massa em determinado volume, maior será a densidade. Objetos cheios de ar, como boias e bolas, são menos densos que a água e, por isso, tendem a flutuar. Objetos mais densos que a água afundam.
DENSIDADE Não é somente a densidade do material com que um objeto é feito que define se ele vai flutuar ou afundar. Também é preciso considerar outros fatores, como seu formato. Isso acontece porque na água existe uma força, chamada empuxo, que age no sentido contrário ao peso de um objeto. Quanto mais água é deslocada pelo objeto, maior é a força de empuxo.
SOLUBILIDADE A propriedade que as substâncias têm de se dissolverem ou não em determinada quantidade de outra substância – em geral, a água – é chamada de solubilidade. A água é considerada um ótimo solvente, ou seja, ela tem a capacidade de dissolver diferentes substâncias. A água não dissolve materiais gordurosos, como ceras e óleos. Os materiais que não se dissolvem completamente em determinado solvente são chamados de INSOLÚVEIS.
RESISTÊNCIA OU TENACIDADE Um objeto feito de material resistente é mais difícil de ser quebrado quando submetido a um impacto, como uma queda ou uma martelada. O aço é um material resistente e, por isso, é usado como parte da estrutura das construções. Ao se produzir um produto é necessário analisar se a resistência daquele material é satisfatória para nossa necessidade.
ELASTICIDADE Os materiais elásticos podem ser deformados e voltar à forma original quando a força causadora da deformação para de atuar. A borracha é um material que apresenta uma elasticidade evidente pois, ao puxa-la ela estica e ao solta-la ela volta a forma original.
MAGNETISMO Os imãs são objetos feitos de material magnético que atraem alguns tipos de metal, como o ferro ou ligas metálicas. Os materiais que não conduzem bem a energia térmica. MAGNÉTICOS
CONDUTIBILIDADE TÉRMICA Indica a capacidade dos materiais de conduzir energia térmica, ou seja, calor. O alumínio é um bom condutor térmico, por isso é muito usado na fabricação de panelas, permitindo que a energia térmica do fogo passe de forma eficiente para o alimento. Os materiais que não conduzem bem a energia térmica. ISOLANTES TÉRMICOS
DUREZA Quanto maior é a dureza de um material, mais difícil é riscar sua superfície. O grafite é um material mole que pode ser usado para escrever. A furadeira é um instrumento utilizado para perfurar materiais que apresentam dureza.
CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA Indica a facilidade com que um material conduz a energia elétrica. O cobre é um bom condutor elétrico e, por isso, é muito usado para encapar os fios é um material isolante, que permite o manuseio desses fios com segurança. Os materiais metálicos são bons condutores elétricos. Materiais que não permitem a passagem da corrente elétrica. ISOLANTES
OUTRAS PROPRIEDADES Você estudou algumas propriedades dos materiais, como densidade, solubilidade, condutibilidade térmica e elétrica e magnetismo. Contudo, existem outras propriedades que podem ser investigadas em seu dia a dia.
EXERCÍCIOS 1. Leia. Caio e Miguel estavam brincando com uma bola. Com o chute de Miguel a bola foi parar no rio próximo ao campinho. A bola ficou boiando sobre a água até que o pai de Caio foi buscá-la. Diante dessa situação marque a frase correta. ( ) A bola é mais densa que está água. ( X ) A bola é menos densa que essa água. ( ) A água é tão densa quanto a bola. ( ) A bola e a água não possuem densidade.
EXERCÍCIOS 2. Leia a situação. Na história Os três porquinhos, o primeiro porquinho construiu sua casa de palha, o segundo porquinho construiu sua casa de madeira, o terceiro porquinho construiu sua casa de tijolos. a) Qual casa apresenta maior resistência aos impactos? A casa construída com tijolos. b ) Qual casa apresenta menor resistência aos impactos? A casa construída de palha. c ) O tipo de material utilizado para a construção de uma casa influencia na durabilidade dela? Por quê? Sim, pois os materiais com maior resistência garante que a casa dure por mais tempo. d ) Quais materiais você considera os mais adequados para a construção de uma casa com boa durabilidade? Tijolos, telhas, cimento etc.
EXERCÍCIOS 3. Para se exercitar em casa Mariana comprou uma pequena cama elástica, chamada de jump . Ela pode pular sobre a cama elástica e realizar diversos exercícios. O material sobre o qual Mariana pula apresenta como característica principal: ( ) Dureza. ( X ) Elasticidade. ( ) Densidade. ( ) Magnetismo.
EXERCÍCIOS 4. Helena estava preparando uma sopa, ao mexê-la deixou a colher de alumínio dentro da panela. Após alguns minutos, foi pegar a colher e acabou se queimando. a) Por que a colher estava quente? Porque o calor do fogo esquentou a sopa e esquentou a colher. b ) A colher ter esquentando enquanto foi deixada dentro da panela demonstra que ela apresenta: ( X ) Boa condutibilidade térmica. ( ) Baixa condutibilidade térmica. ( ) Ineficiência térmica. ( ) Boa condutibilidade elétrica.
EXERCÍCIOS 5. Leia. Para se desenhar sobre uma madeira é necessário o uso de um instrumento quente. A pirografia é a arte de decorar madeira ou outros materiais com marcas de queimadura resultantes da aplicação controlada de um objeto aquecido. Para se desenhar em um papel basta a utilização de lápis de escrever com grafite ou lápis de cor. Analisando os modos de desenhar sobre a madeira e sobre o papel podemos afirmar que: ( ) O papel apresenta maior dureza que a madeira. ( X ) A madeira apresenta maior dureza que o papel. ( ) O papel é apresenta a mesma dureza que a madeira. ( ) A madeira apresenta menor dureza que o papel.
EXERCÍCIOS 6. Um pedaço de isopor quando colocado na água fica na superfície, mas se jogarmos um pedaço de ferro, o mesmo descerá até o fundo. A que propriedade deve-se esse fenômeno? a) Impenetrabilidade b ) Densidade c ) Descontinuidade d ) Maleabilidade
EXERCÍCIOS 6. Um material se diferencia do outro pelas suas propriedades específicas. Essas características que os definem são úteis para que possamos escolher um material. Por exemplo, quando vamos aquecer uma comida no micro-ondas é preferível utilizar um recipiente de vidro ao invés do plástico, pois o plástico quando aquecido pode liberar substâncias nocivas, como o bisfenol A (BPA). Qual o tipo de propriedade específica que foi identificada no texto? a) Propriedade física b ) Propriedade organoléptica c ) Propriedade funcional d ) Propriedade química
EXERCÍCIOS 7. Quatro frascos com diferentes substâncias incolores estão identificadas com as seguintes informações: massa, volume, densidade e viscosidade. Que propriedades permitem reconhecer um material? a) massa e volume b ) volume e densidade c ) massa e viscosidade d ) densidade e viscosidade
EXERCÍCIOS 8. Observe os objetos representados nas imagens e identifique os materiais de que cada um deles é feito. Depois, classifique esses materiais em bons ou maus condutores de calor.
EXERCÍCIOS 9. Marque X na alternativa que apresenta somente materiais que são condutores de energia elétrica. a) vidro e metal b ) metal e água c ) madeira e plástico d ) água e vidro
EXERCÍCIOS 10. Sobre o magnetismo, assinale verdadeiro (V) ou falso ( F ) nas frases a seguir. a) ( V )Materiais magnéticos, como ferro, aço e níquel, são atraídos por ímãs. b ) ( F )A força magnética presente no campo magnético pode ser sentida ao aproximar os polos de dois ímãs – polos diferentes se repelem e polos iguais se atraem. c ) ( V )O campo magnético terrestre é produzido pelo ferro e pelo níquel presentes no interior do planeta. É como se a Terra fosse um ímã gigante. d ) ( F )Se um ímã em formato de barra for pendurado por um fio, ele vai se posicionar na direção leste-oeste da Terra