Alfacon Raí Curso de Ciencias Da Natureza e Suas Tecnologias Pre Enem Ciencias Da Natureza e Suas...

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Curso Pré-ENEM 1 Ciências da Natureza Tema Qualidade de vida das populações humanas Tópico de estudo Fenômenos ondulatórios. Entendendo a competência Competência 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade. Qual a ideia que você tem a respeito das Ciências da Natureza? Muita gente acredita que elas são produto de uns poucos privilegiados e que, por isso, não fazem parte da história da humanidade. Muito cuidado com esse tipo de posição! Todo o conhecimento científico estabelecido é fruto do trabalho de uma grande quantidade de pessoas, cada uma delas com uma contribuição própria e importante. Procure, sempre que for estudar algum conceito, dar muita atenção à história do desenvolvimento do campo conceitual ao qual ele está ligado. Você verá que nenhuma ideia científica é fruto do acaso. Além disso, o conhecimento científico não está pronto nos dias de hoje. Muito há, ainda, a ser feito! Mãos à obra!. Desvendando as habilidades Habilidade 1 – Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos. A nossa vida está repleta de ondas! A luz, as micro-ondas, as ondas de rádio, o som... Cada tipo de onda possui algumas aplicações práticas para os seres vivos. Tratamentos médicos se valem de ondas eletromagnéticas (como o infravermelho, as ondas de rádio ou as radiações gama) ou de ondas sonoras (como o ultrassom). Diagnósticos podem ser feitos por meio dos raios X ou por ressonância magnética. Quais são as características principais das ondas que permitem aplicações tão diferentes? Quando você estiver ouvindo música, vendo propagandas de te- levisores e celulares ou sintonizando estações de rádio, preste atenção nas palavras que são ditas. Elas indicam muitas características importantes para as ondas: frequência, amplitude, comprimento de onda... Faça uma lista com os aparelhos que você mais gosta de utilizar e identifique essas características. É uma boa maneira de de- senvolver essa habilidade. Nesta ficha, vamos trabalhar com as possibilidades de aplicação das ondas sonoras em diversos ramos. Situações-problema e conceitos básicos Você já viu filmes de ficção científica, onde naves espaciais produzem um enorme barulho ao explodirem? Será que isso é, de fato, possível? A resposta pode ser obtida por meio de um experimento muito interessante: um des- pertador é colocado dentro de uma câmara de vácuo e, quando o ar é tirado dessa câmara e o despertador é acio- nado, não ouvimos qualquer som. Agora, você deve estar se perguntando: se a luz e o som são duas ondas, por que eu posso ver o despertador, mas não posso ouvi-lo? O que você acha a respeito disso? Note que há dois tipos diferentes de comportamentos das ondas, o que irá definir a existência de ondas mecâni- cas (necessitam de um meio material para serem transmitidas – é o caso do som) e ondas eletromagnéticas (podem ser transmitidas, inclusive, no vácuo). S S A A AS S E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E S S S S S S S S S S S S S S S S SU U U U U U U U U U U U U U U U UA A A A A A A A A A A A A A A A A A A A AS S S S S S S S S S S S S S S S S S S T T T T T T T T T T T T T T T T T E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S SU U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A AS S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T E E E E E E E E E E E E E E E E E E EC C C C C C C C C C C C C C C C CN N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E EC C C C C C C C C C C C C C C C C C CN N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N O O O O O OG G G A A A S S S S S S S O O O O O O O O O O O O O O O O OL L L L L L L L L L L L L L L L L LO O O O O O O O O O O O O O O O OG G G G G G G G G G G G G G G G G GI I I I I I I I I IA A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A AS S S S S S S S S S S S S S S S S O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O OL L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L LO O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O OG G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G GI I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I IA A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A AS S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S Fi h d E t do Ficha de Estudo Ficha de Estudo 61 61

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  • Curso Pr-ENEM 1 Cincias da Natureza

    Tema

    Qualidade de vida das populaes humanas

    Tpico de estudoFenmenos ondulatrios.

    Entendendo a competnciaCompetncia 1 Compreender as cincias naturais e as tecnologias a elas associadas como construes humanas, percebendo seus papis nos processos de produo e no desenvolvimento econmico e social da humanidade.Qual a ideia que voc tem a respeito das Cincias da Natureza? Muita gente acredita que elas so produto de uns poucos privilegiados e que, por isso, no fazem parte da histria da humanidade. Muito cuidado com esse tipo de posio! Todo o conhecimento cientfico estabelecido fruto do trabalho de uma grande quantidade de pessoas, cada uma delas com uma contribuio prpria e importante. Procure, sempre que for estudar algum conceito, dar muita ateno histria do desenvolvimento do campo conceitual ao qual ele est ligado. Voc ver que nenhuma ideia cientfica fruto do acaso. Alm disso, o conhecimento cientfico no est pronto nos dias de hoje. Muito h, ainda, a ser feito! Mos obra!.

    Desvendando as habilidadesHabilidade 1 Reconhecer caractersticas ou propriedades de fenmenos ondulatrios ou oscilatrios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos.A nossa vida est repleta de ondas! A luz, as micro-ondas, as ondas de rdio, o som... Cada tipo de onda possui algumas aplicaes prticas para os seres vivos. Tratamentos mdicos se valem de ondas eletromagnticas (como o infravermelho, as ondas de rdio ou as radiaes gama) ou de ondas sonoras (como o ultrassom). Diagnsticos podem ser feitos por meio dos raios X ou por ressonncia magntica. Quais so as caractersticas principais das ondas que permitem aplicaes to diferentes? Quando voc estiver ouvindo msica, vendo propagandas de te-levisores e celulares ou sintonizando estaes de rdio, preste ateno nas palavras que so ditas. Elas indicam muitas caractersticas importantes para as ondas: frequncia, amplitude, comprimento de onda... Faa uma lista com os aparelhos que voc mais gosta de utilizar e identifique essas caractersticas. uma boa maneira de de-senvolver essa habilidade. Nesta ficha, vamos trabalhar com as possibilidades de aplicao das ondas sonoras em diversos ramos.

    Situaes-problema e conceitos bsicosVoc j viu filmes de fico cientfica, onde naves espaciais produzem um enorme barulho ao explodirem? Ser

    que isso , de fato, possvel? A resposta pode ser obtida por meio de um experimento muito interessante: um des-pertador colocado dentro de uma cmara de vcuo e, quando o ar tirado dessa cmara e o despertador acio-nado, no ouvimos qualquer som.

    Agora, voc deve estar se perguntando: se a luz e o som so duas ondas, por que eu posso ver o despertador, mas no posso ouvi-lo? O que voc acha a respeito disso?

    Note que h dois tipos diferentes de comportamentos das ondas, o que ir definir a existncia de ondas mecni-cas (necessitam de um meio material para serem transmitidas o caso do som) e ondas eletromagnticas (podem ser transmitidas, inclusive, no vcuo).

    E SSSUUUAAASSS TEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE SSSSSSSSSSSSSSSSSUUUUUUUUUUUUUUUUUAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAASSSSSSSSSSSSSSSSSSS TTTTTTTTTTTTTTTTTEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAASSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT NNNNNNEEEEEEEEEEEEEEEEEEECCCCCCCCCCCCCCCCCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEECCCCCCCCCCCCCCCCCCCCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNOOO OOOGGGAAASSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSOOOOOOOOOOOOOOOOOLLLLLLLLLLLLLLLLLLOOOOOOOOOOOOOOOOOGGGGGGGGGGGGGGGGGGIIIIIIIIIIAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAASSSSSSSSSSSSSSSSSOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAASSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS

    Fi h d E t do 61Ficha de EstudoFicha de EstudoFicha de Estudo 6161

  • Curso Pr-ENEM 2 Cincias da Natureza

    As caractersticas das ondas sonoras

    Quando voc toca uma corda de um violo, por exemplo, a vibrao que ocorre faz com que o ar fique diferente. So produzidas regies em que o ar est mais rarefeito e outras em que ele est mais denso. Essas regies se alter-nam no entorno do violo. exatamente essa diferena de densidade do ar que, ao chegar no seu ouvido, produz a sensao auditiva (em um processo muito complexo, do qual at o crebro faz parte).

    Ser que voc consegue ouvir toda onda sonora que chega aos seus ouvidos? Anote as principais caractersticas que, no seu entender, uma onda sonora deve ter para ser percebida por voc.

    Analise o grfico a seguir. Ele mostra alguns dados importantes sobre a percepo de ondas sonoras.

    Nvel sonoro [dB]

    Frequncia [Hz]

    20

    Doloroso

    Inaudvel Inaudvel

    Zona deaudio

    Doloroso120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    50 100 200 500 1000 2000 5000 10 000 15 000

    Limiar da dor

    Limiar de audio

    Extrado de http://www.prof2000.pt/users/mrsd/8ano/Audicao.htm. Acesso em 10.mai.2012

    Nele, possvel perceber algumas grandezas caractersticas das ondas. A intensidade sonora, medida em deci-bis (dB), est relacionada com a energia que uma onda transporta e, portanto, com o que chamamos, no cotidiano, de volume do som. Essa a caracterstica que nos permite distinguir um sussurro de um grito.

    No eixo horizontal do grfico, aparece a frequncia f (nmero de oscilaes executadas por unidade de tempo), expressa em hertz, que permite distinguir sons agudos e graves. A frequncia s depende da fonte que a originou no se alterando se a mesma refrata (muda de meio).

    Perceba que, para ser ouvida, uma onda sonora deve possuir intensidade e altura adequadas. Outras grandezas so, tambm, importantes para entendermos como se comportam as ondas sonoras. A velocidade de propagao da onda, por exemplo, depende das caractersticas do meio. Assim, se nenhuma

    alterao introduzida no meio, a velocidade da onda permanece constante. Se o meio muda ela se altera: quando uma pessoa inala gs hlio, sua voz fica mais aguda (j percebeu isso?). O som mais rpido no hlio que no ar. Esse aumento de velocidade est associado, a um aumento na frequncia do som emitido.

    A distncia percorrida pela onda durante o tempo de um perodo chamada de comprimento de onda e repre-sentada pela letra grega (pronuncia-se lambda). Essa a distncia para completar uma oscilao (distncia entre duas cristas, entre dois vales ou quaisquer outros dois pontos semelhantes).

    As aplicaes do ultrassom

    Qualquer onda pode sofrer reflexo, quando encontra a superfcie que separa dois meios e volta regio de origem. Voc utiliza esse fenmeno em diversos casos. Por exemplo, quando se v em um espelho, a luz de alguma fonte primria (uma lmpada, uma vela, o Sol, ...) atinge seu corpo, refletida por ele, atinge um espelho, refletida por ele e chega aos olhos. Esse processo o que permite a visualizao de sua prpria imagem.

    Outra situao interessante que est associada reflexo a formao dos ecos. Quando uma onda sonora atin-ge um obstculo e refletida, ela volta para o emissor.

    Voc j leu o livro O Pequeno Prncipe? Se ainda no leu, um conselho: leia! Eis um pequeno trecho dessa obra.

    O principezinho escalou uma grande montanha. As nicas montanhas que conhecera eram os trs vulces que lhe davam pelo joelho. O vulco extinto servia-lhe de tamborete. De montanha to alta, pensava ele, verei todo o planeta e todos os homens... Mas s viu agulhas de pedra, pontudas. Bom dia, disse ele inteiramente ao lu. Bom dia... Bom dia... Bom dia... respondeu o eco.

  • Curso Pr-ENEM 3 Cincias da Natureza

    Quem s tu? perguntou o principezinho. Quem s tu... quem s tu... quem s tu... respondeu o eco. Sede meus amigos, eu estou s, disse ele. Estou s... estou s... estou s, respondeu o eco. Que planeta engraado! pensou ento. todo seco, pontudo e salgado. E os homens no tm imaginao. Repe-tem o que a gente diz... No meu planeta eu tinha uma flor: e era sempre ela que falava primeiro.

    O personagem no reconheceu o eco porque esse fenmeno no fazia parte do seu cotidiano. O que voc acha que aconteceu com o som para produzir esse efeito?

    Outras ondas sonoras, com frequncias maiores do que as que conseguimos ouvir, tambm fazem isso, s que no conseguimos ouvir. Essas ondas so chamadas de ultrassom e tem diversas aplicaes tecnolgicas. A ideia emitir um pulso de ultrassom e verificar o tempo gasto para que ele retorne, aps uma reflexo. O aparelho que faz isso chamado de sonar. H sonares naturais (o morcego, por exemplo, faz isso) e outros construdos pelo homem (veja a figura a seguir).

    Extrado de http://horizonte.forumeiros.com/t198-fisica-8-serie-na-rota-dos-radares-sinergia-fisica-e-tecnologia. Acesso em 10.mai.2012

    Quando voc vai tirar uma foto com uma mquina que regula o foco automaticamente, est usando um sonar. A mquina emite um pulso de ultrassom e o recebe aps a reflexo em algum corpo. Com esse tempo de ida e volta da onda, a mquina sabe onde o alvo est e regula seu sistema de lentes para uma foto de boa qualidade.

    Esse sistema utilizado em alguns exames mdicos de imagem. possvel, ainda, melhorar a qualidade do exame, para analisar rgos internos que esto em movimento. Esse o caso de exames chamados de ecodoppler.

    Quando ouvimos o som de uma buzina de automvel em movimento, percebemos um som mais agudo quando automvel est se aproximando e mais grave quando se afasta. medida que o carro se aproxima, cada onda tem uma distncia menor a percorrer para chegar aos nossos ouvidos. As ondas se acumulam e escutamos mais vibra-es por segundo, aumentando a altura do som. medida que o carro se afasta, cada onda, para chegar aos nossos ouvidos, tem de percorrer uma distncia maior e escutamos menos ondas por segundo (menor frequncia).

    O aparelho que faz esse exame tambm percebe algo parecido. Ento, ele consegue identificar quando um de-terminado tecido ou parte de um rgo est se aproximando do receptor ou se afastando dele. Quanto mais rpidos so esses movimentos, maior a percepo da variao da frequncia. Na tela do aparelho, aparecem tons diferentes de azul (quando ocorre aproximao entre rgo e o receptor) e vermelho (quando o rgo se afasta do receptor).

    B

    IRF

    C

    hris

    Gal

    lagh

    er /

    Phot

    o Re

    sear

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    stoc

    k

  • Curso Pr-ENEM 5 Cincias da Natureza

    Ficha de EstudoFicha de EstudoFicha de Estudo 626262

    ddiiiiiinnnnnnccccciiiiiiaaaaaasssss ddddddaaaaaa NNNNNNaaaaaattttttuuuuurrrrrreeeeeezzzzzzaaaaaaiiiiiiinnnnnnnncccccciiiiiiiaaaaaaaaassssssss dddddddddaaaaaaaa NNNNNNNNNaaaaaaaaatttttttttuuuuuuuurrrrrrrrreeeeeeeeezzzzzzzzzaaaaaaaaEEE SSSUUUAAASSS TTTEE SSUUAASS TTE SUAS TEEE SSSUUUAAAASSS TTTTEEEE SSSSUUUUUAAAAAASSSS TTTTT NNEEECCCNNNNEECCNNECNNNNNNNEEECCCNNNNEEEEECCCCNNNNNNN SOOOLLLOOOGGGIIAAASSSOOLLLOOGIIIAAASSOLOGIASSSSSSOOOLLLOOOGGGIIAAAASSSOOOOLLLLLOOOOGGGGGIIIIIIIAAAAAAASSSS

    Tema

    Qualidade de vida das populaes humanas

    Tpico de estudoTelecomunicaes.

    Entendendo a competnciaCompetncia 1 Compreender as cincias naturais e as tecnologias a elas associadas como construes humanas,

    percebendo seus papis nos processos de produo e no desenvolvimento econmico e social da humanidade.

    Qual a ideia que voc tem a respeito das Cincias da Natureza? Muita gente acredita que elas so produtos de uns pou-

    cos privilegiados e que, por isso, no fazem parte da histria da humanidade. Muito cuidado com esse tipo de posio!

    Todo o conhecimento cientfico estabelecido fruto do trabalho de uma grande quantidade de pessoas, cada uma delas

    com uma contribuio prpria e importante. Procure, sempre que for estudar algum conceito, dar muita ateno his-

    tria do desenvolvimento do campo conceitual ao qual ele est ligado. Voc ver que nenhuma ideia cientfica fruto do

    acaso. Alm disso, o conhecimento cientfico no est pronto nos dias de hoje. Muito h, ainda, a ser feito! Mos obra!

    Desvendando a habilidadeHabilidade 2 Associar a soluo de problemas de comunicao, transporte, sade ou outro, com o correspondente

    desenvolvimento cientfico e tecnolgico.

    O avano da tecnologia tem encontrado um progresso nunca antes visto na histria da humanidade. Voc pode perce-

    ber em propagandas de produtos eletrnicos, de veculos e em reportagens sobre tratamentos mdicos ou criao de

    novos medicamentos, a evoluo da cincia e da tcnica. Para cada notcia dessas que voc ler, procure pensar em

    como era antes da inovao e tente fazer previses de como ela modificar a sociedade. Voc perceber um mundo em

    evoluo! Para mostrarmos como essa discusso se processa, trabalharemos com a evoluo dos aparelhos celulares.

    Situaes-problema e conceitos bsicosA evoluo da tecnologia

    dos celulares incrvel! H al-guns anos eles eram grandes, pesados, a bateria durava pou-co e s se podiam fazer liga-es telefnicas. No vamos nem discutir o alto preo dos aparelhos e das ligaes. Com o passar do tempo, novas tecno-logias permitiram melhorar to-das essas dificuldades. A tabela a seguir mostra a evoluo do nmero de aparelhos em funo da tecnologia utilizada.

    Voc percebeu a quantida-de de siglas presentes? CDMA, GSM, 3G, ...

    220,0

    200,0

    180,0

    160,0

    140,0

    120,0

    100,0

    80,0

    60,0

    40,0

    20,0

    0,0

    CDMA

    Evoluo Anual dos Celulares por Tecnologia

    GSM

    Milhes

    3G AMPS TDMATerm. Dados

    20012000 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

  • Curso Pr-ENEM 6 Cincias da Natureza

    Alm disso, h uma observao interessante a ser feita: celulares com tecnologia TDMA deixaram de existir a partir de 2008, assim como aconteceu com os de CDMA em 2011.

    Voc saberia dizer o que essas siglas significam? Alm disso, qual o motivo do comportamento das curvas mos-tradas no grfico?

    Vamos organizar esses assuntos a partir de alguns conceitos-chave da Fsica.Em primeiro lugar, vamos nos atentar linguagem, o primeiro eixo do Enem. As tecnologias do celular so

    organizadas em geraes, sendo: t 1G (primeira gerao): Sistemas analgicos (no digitais) t 2G: Sistemas digitais como o GSM e o CDMA. A principal conquista foi o estabelecimento de uma oferta de dados por pacotes, chamada de conexo permanente. possvel transmitir dados com at 144 kbps.

    t 3G: A novidade apresentada o ganho de velocidade, podendo chegar a 256 kbps. t 4G: Alm de aumentar ainda mais a velocidade de transmisso de dados, o tempo de latncia (tempo de ida e vinda da informao) torna-se menor, assim como os custos.

    Mas, o que essas siglas significam?Em primeiro lugar, importante que voc saiba que os celulares so um tipo mais sofisticado de rdio. Portanto,

    eles devem ser capazes de emitir e receber ondas eletromagnticas. J discutimos as caractersticas mais gerais das ondas na ficha de estudo referente habilidade 1, lembra-se?

    Os celulares, porm, operam em frequncias mais elevadas do que as de estaes convencionais de rdio. E, alm disso, utilizam baixas potncias de emisso em suas antenas. Essas duas caractersticas fazem total diferena.

    Voc j notou que uma estao de rdio possui uma nica antena emissora enquanto que h, ao longo das cida-des e das estradas, uma infinidade de antenas de celular? Sabe explicar o motivo disso? Pense um pouco a partir das caractersticas apresentadas acima e procure escrever suas concluses.

    Veja como os conceitos fsicos esto presentes em seu cotidiano. As ondas emitidas pelas antenas dos celulares possuem maiores frequncias do que as das estaes de rdio. Dessa forma, o comprimento de onda dos celulares menor do que o das ondas de rdio. Isso implica uma pequena capacidade de contornar os obstculos presentes em uma cidade. Dizemos, na Fsica, que as ondas de celulares possuem pequena capacidade de difrao. Assim, o alcance dessas ondas no muito grande, mesmo se fossem utilizadas potncias de emisso elevadas.

    Qual foi a soluo utilizada pelas pessoas que projetaram os sistemas de telefonia mvel? Vamos dividir as regi-es em pequenas reas chamadas clulas e, em cada uma, colocamos uma antena.

    Assim, o alcance do sinal do celular conseguido a partir dessas antenas de curto alcance. Seu aparelho celular reconhece a presena delas e se conecta mais prxima sem que voc perceba.

    Apesar de haver redues no tamanho das clulas e da potncia das emisses (antenas operam em potncias prximas a 4 watts), h um maior custo na implantao da infraestrutura, visto que so necessrias muitas antenas. Por isso as operadoras no tm muito interesse em ampliar sua rea de cobertura em regies em que h poucos consumidores em potencial.

  • Curso Pr-ENEM 7 Cincias da Natureza

    Vamos, ento, entender um pouco mais sobre as tecnologias.

    2G GSM

    GSM Global System for Mobile Communications.A ideia era a de estabelecer um sistema nico para comunicaes mveis na Europa. Esse sistema utiliza a tecno-

    logia digital e opera na banda de 900 MHz, 1800 MHz. Foi a partir dessa tecnologia que os celulares ganharam maior autonomia das baterias, puderam diminuir os tamanhos. Com isso, houve um aumento na quantidade de pessoas que utilizam esses dispositivos, com a consequente diminuio dos valores.

    2,5G

    Com essa tecnologia, foram implantadas as transmisses em modo pacote. Com isso, ocorreu o aumento das taxas de transmisso, uma vez que foram utilizados novos canais e novos esquemas de codificao de canal.

    Nesse cenrio, temos a tecnologia GPRS General Packet Service Radio que oferece maior largura de banda do que a infraestrutura GSM existente, o que mais econmico para o cliente. A evoluo para GPRS foi encarada pelos operadores como um passo em direo terceira gerao.

    3G

    Utiliza elevadas taxas de transmisso (144 kps at 2 Mbps). Possibilita a utilizao de diversos servios simultne-os, alm de melhor clareza nas transmisses de voz e permite o roaming entre as vrias redes.

    E agora, voc j sabe se posicionar sobre as tecnologias e comunicao por celular?Escreva, a seguir, um pequeno texto no qual voc apresenta a sua explicao sobre o motivo pelo qual os celula-

    res com a tecnologia TDMA comearam a diminuir a partir de 2004 e deixaram de existir a partir de 2008.

  • Curso Pr-ENEM 9 Cincias da Natureza

    Ficha de EstudoFicha de EstudoFicha de Estudo 636363

    ddiiiiiinnnnnnccccciiiiiiaaaaaasssss ddddddaaaaaa NNNNNNaaaaaattttttuuuuurrrrrreeeeeezzzzzzaaaaaaiiiiiiinnnnnnnncccccciiiiiiiaaaaaaaaassssssss dddddddddaaaaaaaa NNNNNNNNNaaaaaaaaatttttttttuuuuuuuurrrrrrrrreeeeeeeeezzzzzzzzzaaaaaaaaEEE SSSUUUAAASSS TTTEE SSUUAASS TTE SUAS TEEE SSSUUUAAAASSS TTTTEEEE SSSSUUUUUAAAAAASSSS TTTTT NNEEECCCNNNNEECCNNECNNNNNNNEEECCCNNNNEEEEECCCCNNNNNNN SOOOLLLOOOGGGIIAAASSSOOLLLOOGIIIAAASSOLOGIASSSSSSOOOLLLOOOGGGIIAAAASSSOOOOLLLLLOOOOGGGGGIIIIIIIAAAAAAASSSS

    Tema

    Origem e evoluo do Universo, do planeta e da vida

    Tpico de estudoConceitos de calor e de temperatura.

    Entendendo a competnciaCompetncia 1 Compreender as cincias naturais e as tecnologias a elas associadas como construes humanas, percebendo seus papis nos processos de produo e no desenvolvimento econmico e social da humanidade.Qual a ideia que voc tem a respeito das Cincias da Natureza? Muita gente acredita que elas so produtos de uns pou-cos privilegiados e que, por isso, no fazem parte da histria da humanidade. Muito cuidado com esse tipo de posio! Todo o conhecimento cientfico estabelecido fruto do trabalho de uma grande quantidade de pessoas, cada uma delas com uma contribuio prpria e importante. Procure, sempre que for estudar algum conceito, dar muita ateno his-tria do desenvolvimento do campo conceitual ao qual ele est ligado. Voc ver que nenhuma ideia cientfica fruto do acaso. Alm disso, o conhecimento cientfico no est pronto nos dias de hoje. Muito h, ainda, a ser feito! Mos obra!

    Desvendando a habilidadeHabilidade 3 Confrontar interpretaes cientficas com interpretaes baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas.Quando vemos algum fenmeno natural ocorrer, comum querermos procurar explicaes para ele. Essas explicaes que construmos para ns mesmos so feitas a partir do que j sabemos e pensamos, da interao com as outras pessoas, com o conhecimento cientfico estabelecido etc. Dessa forma, possvel que os nossos modelos de funcionamento da natureza no sejam exatamente aqueles que a cincia atualmente considera corretos. Uma boa atividade para aprender de forma significativa expor o que voc pensa sobre algo (escrevendo ou falando para um colega) e, em seguida, verificar em livros, em sites confiveis ou com seu professor, o que as Cincias da Natureza tm a dizer sobre isso. isso que faremos a seguir com um tema que d margem para uma grande discusso: o calor.

    Situaes-problema e conceitos bsicosVamos iniciar as nossas discusses com uma atividade prtica bem simples: Coloque, sobre uma mesa, trs reci-

    pientes, todos contendo gua. No primeiro, ponha gua retirada da geladeira. No segundo, gua retirada da torneira. No terceiro, gua aquecida no fogo. Voc pode conferir as diferenas de temperatura, colocando uma de suas mos no primeiro e a outra mo no terceiro recipiente. Perceba como o tato pode lhe informar qual das massas de gua est mais quente! Para continuar o seu teste, coloque, simultaneamente, as duas mos no segundo recipiente e relate as sensaes.

    7C

    FRIO

    FRIO

    QUENTE

    QUENTE

    7C25C 25C

    45C45C

  • Curso Pr-ENEM 10 Cincias da Natureza

    O seu tato acaba de lhe pregar uma pea! possvel que a gua esteja quente e fria ao mesmo tempo? J con-seguimos, ento, concluir que a noo de quente e frio relativa.

    Agora, uma pergunta bem direta: O que voc entende por calor? Registre a seguir.

    Resta, ainda, outra pergunta: O que voc acha que temperatura?

    O domnio dos conceitos cotidianos

    possvel que a sua resposta tenha sido algo parecido com calor alguma coisa quente e temperatura a quantidade de calor de um corpo. Desde quando comeamos a falar, esses significados para calor e temperatura so utilizados nas conversas cotidianas, nos programas de TV, nas redes sociais... A moa do tempo no telejornal fala que hoje vai fazer muito calor..., em reportagens lemos que a pedra que saiu do vulco ainda est quente porque no perdeu seu calor.

    Essas situaes e muitas outras nos fazem acreditar, e usar nas situaes prticas, as seguintes ideias.1. A temperatura um ndice que mostra quanto de calor um corpo tem. Corpos quentes tm muito calor.2. O calor est, sempre, associado a coisas quentes. Uma fogueira, por exemplo, nos transmite parte do seu ca-

    lor. J um cubo de gelo nos transmite o oposto, que vamos chamar de frio.3. Calor e frio, portanto, so duas entidades opostas.

    Creio que, nesse momento, muitos de vocs devam estar dizendo (ou pensando): mas, no assim?A resposta a essa pergunta simples e est na base do que a habilidade que estamos estudando significa: DE-

    PENDE!Quando voc est com um grupo de amigos, em casa, em redes sociais, ou seja, em ambientes que no exigem

    de voc qualquer tipo de rigor cientfico, dizer essas coisas completamente pertinente. No cabe censura porque voc diz que pela janela aberta entrou um frio.

    Note como essa forma de falar aparece em vrios locais. Em um antigo comercial de uma loja de varejo, havia o seguinte dilogo:

    - Quem bate?- o frio.- No adianta bater! Eu no deixo voc entrar!

    E eu tenho certeza de que as pessoas entendiam a mensagem! Voc concorda? Procure algum para conversar sobre isso e mostre o seu ponto de vista. Tente perceber o ponto

    de vista de seu colega. Debata!

    O domnio dos conceitos cientficos

    Agora, imagine que o contexto mudou. Voc est, agora, em um laboratrio de Fsica e necessita aquecer massas iguais de gua e de leo. Voc dispe de dois fogareiros idnticos que ficam ligados ao mesmo tempo. As vasilhas que contm os lquidos so, tambm, idnticas.

    Aps realizar esse experimento, os aquecimentos da gua e do leo sero iguais? Faa uma previso sobre esse resultado.

    Se voc respondeu que SIM, os aquecimentos sero iguais, possvel que seu raciocnio tenha sido algo como: ora, se temperatura mede a quantidade de calor de um corpo e os dois lquidos receberam a mesma quantidade de calor, os dois aquecimentos devero ser iguais. Note que, nesse caso, voc est utilizando uma formulao de um conceito cotidiano para resolver a questo. Isso, a princpio, no tem problema algum.

    Mas, vamos analisar com mais calma essa situao!Se a sua resposta foi NO, de alguma maneira voc j pode estar em um processo de construo de um conceito

    cientfico para calor. De fato, quando esse experimento feito, o leo sofre um maior aquecimento que a gua.Mas, resta a pergunta: Qual o motivo disso ocorrer se os dois receberam a mesma quantidade de calor?Antes da resposta, vamos a mais uma experincia nesse laboratrio: voc pega um cubo de gelo (feito a partir

    de gua destilada) e mede a temperatura. Por exemplo, obtm o valor de 3C. Da, voc coloca esse cubo em uma

  • Curso Pr-ENEM 11 Cincias da Natureza

    vasilha, juntamente com um termmetro, e o conjunto posto sobre a mesma chama da pergunta anterior. O que ir acontecer com a temperatura do gelo?

    A resposta coerente com o modelo cotidiano dizer que a temperatura deve aumentar o tempo todo, concorda? Ora, para quem acredita que temperatura a quantidade de calor de um corpo, o fornecimento de calor feito pela chama deveria acarretar em um aumento gradual e contnuo na temperatura do gelo.

    No entanto, o resultado desse experimento muito diferente! Quando a temperatura chega perto do 0C, ela fica constante por algum tempo, at que o gelo se funda completamente. A partir da, a temperatura volta a subir. Nova-mente: como explicar essa situao usando o modelo cotidiano da temperatura como a medida do calor?

    So vrios os exemplos que nos mostram que o modelo mostrado anteriormente para calor e temperatura ina-dequado para tratar de situaes que envolvam a necessidade de um discurso cientfico.

    Dessas situaes, tiramos algumas concluses:1. A temperatura NO mede a quantidade de calor de um corpo.2. possvel haver calor mesmo quando os objetos esto frios.3. No h a necessidade de termos duas grandezas o calor e o frio para tratarmos de situaes de aquecimen-

    to e resfriamento.

    timo! J sabemos o que o calor e a temperatura NO so! Agora, vamos tentar entender o que as Cincias da Natureza entendem por calor e temperatura.Para bem definirmos temperatura, devemos admitir que i. a matria composta por partculas tomos, molculas, ons. ii. essas partculas se movem aleatoriamente e incessantemente.iii. as partculas interagem entre si. Como o movimento das partculas aleatrio e se processa com velocidades diferentes, as suas energias cinti-

    cas so diferentes. Apesar disso, podemos determinar a energia cintica mdia das partculas, valor que no depen-de da quantidade de partculas que existe em uma amostra.

    Dessa forma, podemos definir a temperatura como sendo um nmero relacionado ao grau de agitao das partculas de um objeto.

    Veja que a temperatura est relacionada com a energia cintica mdia das partculas de um corpo. Quando um objeto aquecido, temos um aumento na energia cintica mdia das partculas e quando este objeto resfriado, a energia cintica mdia das partculas diminui. Nas figuras a seguir, representamos as partculas de trs corpos. O corpo C o que est maior temperatura.

    A B C

    importante notar que a variao da energia cintica mdia das partculas deve ser feita por meio de um processo que envolva transferncia de energia.

    Uma das formas de transferncia de energia o calor. O conceito fsico de calor o processo de transfern-cia de energia que se estabelece pela diferena de temperatura entre dois sistemas.

    Note que h uma condio para que exista calor, que a existncia de dois sistemas em temperaturas diferentes. O sentido dessa transferncia de energia sempre o mesmo: vai do sistema de maior para o de menor temperatura. Nunca ocorre no sentido contrrio.

    Assim, podemos afirmar que calor no sinnimo de altas temperaturas, ou seja, nem est relacionado com coisas quentes. Apesar de utilizarmos, em nosso cotidiano, a igualdade calor = quente, devemos ter cuidado em aplicar essa relao no nosso estudo da fsica.

    Mostramos algumas evidncias de que esse conceito cotidiano deve ser revisto. Para completar essa discusso, resta ainda um terceiro conceito: o equilbrio trmico. Quando um objeto

    transfere energia (calor) para outro, o que cedeu tende a diminuir a sua temperatura e o que recebeu tende a ser aquecido. Voc sabe que nem sempre ocorre essa variao de temperatura. por isso que falamos em tendncia.

    Pois bem, se o corpo que estava quente tende a diminuir sua temperatura e o que estava frio tende a aument-la, de se esperar que as temperaturas dos dois corpos atinjam, em um certo tempo, um valor comum. Quando isso acontecer, dizemos que os corpos esto em equilbrio trmico.

  • Curso Pr-ENEM 13 Cincias da Natureza

    64Ficha de EstudoFicha de EstudoFicha de Estudo 646464

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    Tema

    Energia, ambiente e transformaes

    Tpico de estudoDestinos do Lixo.

    Entendendo a competnciaCompetncia 1 Compreender as cincias naturais e as tecnologias a elas associadas como construes humanas, percebendo seus papis nos processos de produo e no desenvolvimento econmico e social da humanidade.Nada nas Cincias por acaso. Nenhum cientista levantou um dia pela manh e disse: Eu vou inventar uma coisa nova. Muito das teorias e leis que regem processos que utilizamos fruto do trabalho de muita gente. At chegar ao produto final muitos trabalharam arduamente, muitos contriburam e se dedicaram. Grande parte das descobertas par-tiu da observao de fenmenos, da curiosidade e uma vontade enorme de estudar daqueles que abraaram a Cincia como campo de estudo. Portanto procure sempre questionar, no aceitar respostas prontas e sempre ser observador. Nada est pronto, h muito o que fazer.

    Desvendando a habilidadeHabilidade 4 Avaliar propostas de interveno no ambiente, considerando a qualidade da vida humana ou medidas de conservao, recuperao ou utilizao sustentvel da biodiversidade.H um frgil equilbrio que mantm a harmonia do meio ambiente de maneira que, quando a interveno se faz necess-ria, devemos levar em considerao todos os impactos positivos e negativos no sistema a ser alterado. Precisamos prever todas as aes dos processos para que a relao homem-sociedade-natureza seja preservada e a sustentabilidade seja garantida. Voc pode comear a pensar no seu papel como cientista e avaliar, em bases cientficas, as propostas de inter-veno no ambiente. isso que faremos ao estudar os destinos que os resduos que geramos tomam.

    Situaes-problema e conceitos bsicosVoc j passou por algum lugar assim?H algo de estranho nesta foto. Por que h tanto resduo no cho?

    No seria melhor caminhar por uma rua mais limpa? A anlise e o acompanhamento da gerao e do tratamento de res-

    duos uma das principais dimenses para a formulao de polticas do Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentvel. necessrio reduzir o volume de resduos gerados, otimizar a reciclagem, buscar a reutilizao e fazer a eliminao segura. Parte desse processo responsabilidade do poder pblico, mas parte dele responsabilidade da populao.

    O que responsabilidade do poder pblico e da populao na coleta e no tratamento de resduos?

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  • Curso Pr-ENEM 14 Cincias da Natureza

    O lixo que coletado pela prefeitura ou alguma empresa particular recolhido por caminhes de lixo. Como voc j deve ter visto todo o lixo recolhido misturado e compactado dentro do caminho. Esse lixo destinado a lixes, aterros controlados ou aterros sanitrios e l depositado. Dificilmente ser aproveitado. A maioria das cidades brasileiras produz uma quantidade enorme de resduos e muitos deles so perigosos: materiais radioativos, resduos hospitalares, embalagens de inseticidas etc. tudo um desperdcio muito grande.

    possvel aceitar que os resduos de indstrias, de atividades econmicas e domsticos so desperdcios de recursos naturais? O que voc tem a dizer dessa frase?

    importante que faamos uso racional dos recursos. necessrio que separemos o lixo que produzimos e en-caminhemos adequadamente os que se prestam para a coleta seletiva. Deve-se destinar apenas os materiais que no podem ser reutilizados e reciclados para que o poder pblico recolha e d um destino final a eles.

    Para reforar a ideia de evitar desperdcios, vamos saber como so tratados os resduos coletados. Eles podem ser destinados a: lixo, aterro controlado, aterro sanitrio, incinerao.

    Lixo

    um local para onde pessoas e rgos pblicos destinam o lixo sem nenhum cuidado. Os lquidos gerados pelos resduos, que formam o chamado chorume, podem infiltrar-se no solo e contaminar o lenol fretico da regio. Alm disso, a gua da chuva pode arrastar esse material para algum curso de gua, contaminando-o tambm. Os gases produzidos pela decomposio dos resduos no so aproveitados e so lanados na atmos-fera, contribuindo para o efeito estufa. Alm disso, os lixes so ocupados por pessoas, que vivem de recolher materiais diversos e ficam sujeitas a toda sorte de doenas. H presena muito grande de animais que se ali-mentam de restos de comida.

    Aterro controlado

    No aterro controlado os resduos so cobertos por uma camada de terra. Isso no resolve de todo o proble-ma, pois no evita que o chorume produzido entre em contato com o solo, contaminando-o. Mas de qualquer forma melhor que o lixo. Ao cobrir o lixo com uma camada de terra tenta-se evitar os odores e a presena de animais.

    Aterro sanitrio

    Antes de construir o aterro sanitrio, o terreno preparado e impermeabilizado com argila e mantas de pls-tico muito resistente. Dessa forma o lenol fretico no ser contaminado pelo chorume que coletado e enca-minhado para tratamento. A operao do aterro sanitrio, assim como a do aterro controlado prev a cobertura diria do lixo, no ocorrendo a proliferao de vetores, mau cheiro e poluio visual.

    Alguns resduos so incinerados em fornos de alta temperatura. Existem algumas vantagens nesse processo: reduo do volume do lixo, aproveitamento da energia gerada para produzir eletricidade. H tambm desvanta-gens: um processo caro e pode gerar resduos txicos. A incinerao gera gs carbnico, xidos de enxofre e nitrognio, dioxinas, cinzas volteis e contaminantes que no se queimam.

    Ento pense um pouco: voc daqueles que, ao adquirir um produto, analisa se a produo e o uso so pre-judiciais ao meio ambiente?

  • Curso Pr-ENEM 16 Cincias da Natureza

    65Ficha de EstudoFicha de EstudoFicha de Estudo 656565

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    Tema

    Qualidade de vida das populaes humanas

    Tpico de estudoPotncias eltricas.

    Entendendo a competnciaCompetncia 2 Identificar a presena e aplicar as tecnologias associadas s cincias naturais em diferentes contextos.

    Vivemos num mundo tecnolgico onde produtos e processos so lanados com extrema rapidez. Quando se fala em

    tecnologias associadas s cincias naturais, muitas delas existem para proteger o consumidor. Quando se compra

    combustvel em um posto de abastecimento estamos comprando um produto de qualidade, um produto que foi obtido

    por processos altamente complexos e padronizados. Muitas vezes conseguindo identificar e aplicar as tecnologias as-

    sociadas a esses produtos podemos evitar fraudes, por exemplo. Procure algo de seu interesse e pesquise, veja como

    ele foi produzido, que tecnologias foram empregadas. E da prxima vez que for comprar um produto aplique o que voc

    aprendeu.

    Desvendando a habilidadeHabilidade 5 Dimensionar circuitos ou dispositivos eltricos de uso cotidiano.

    O nosso mundo atual depende fortemente da eletricidade. Tente se lembrar do transtorno que ocorre com a falta luz.

    Dessa forma, saber dimensionar circuitos eltricos, mesmo os mais bsicos, uma habilidade de extrema importncia.

    Perceba que essa habilidade essencial para a escolha de aparelhos a serem comprados. Uma boa forma de trabalhar

    essa habilidade utilizar o seu cotidiano. Sempre que possvel, veja como os aparelhos so ligados na rede eltrica,

    analise as contas de energia eltrica e investigue em sites das distribuidoras de energia eltrica quais so os parmetros

    importantes na distribuio de energia.

    Situaes-problema e conceitos bsicosVoc conhece casas em que, quando dois chuveiros so ligados simultaneamente, a chave de proteo se abre e

    falta luz? Voc sabe explicar o motivo desse fato? Propomos que voc escreva no espao a seguir a sua explicao para isso. Depois, vamos discutir os modelos da eletricidade e voc poder rever o que escreveu.

    Pegue um chuveiro e observe bem as os dados apresentados. Por exemplo, veja o chuveiro a seguir.

    Extrado de http://www.da-educa.com/2010/04/prova-senai-2014.html. Acesso em 13.mai.2012.

  • Curso Pr-ENEM 17 Cincias da Natureza

    O que os valores significam?A primeira informao relevante 220V, ou seja, esse chuveiro foi feito para funcionar corretamente em 220

    volts. Essa a chamada tenso nominal. Esse conceito essencial representa a quantidade de energia que cada car-ga eltrica capaz de transferir ao sistema. A unidade de carga, chamada coulomb, corresponde a um grupo de 6,25 1018 eltrons! Pois bem, cada grupo como esse consegue fornecer 220 joules de energia ao chuveiro. Note que, por se tratar de algo relacionado com a energia, a tenso (diferena de potencial) pode ser entendida como aquilo que ajuda na movimentao das cargas ao longo de um circuito. Vamos representar a tenso pela letra U.

    A segunda informao relativa potncia (P) do aparelho. Nesse caso, h dois valores indicados: 6 600W e 4 400W. Vamos discutir o porqu dos dois valores mais frente. Mas, agora, vamos nos concentrar no conceito de potncia.

    Todo aparelho eltrico transforma parte da energia eltrica recebida de uma fonte (pilha, bateria, rede eltrica, etc) em outras formas de energia. No caso do chuveiro, essa outra forma de energia trmica. Dessa forma, os chu-veiros so classificados, genericamente, como resistores. A quantidade de energia transformada em cada segundo chamada de potncia e deve ser medida em watts. Assim, dependendo da ligao, o chuveiro pode transformar, de energia eltrica em trmica, 6 600 joules ou 4 400 joules de energia a cada segundo. Note que, no primeiro caso, a gua deve sair mais quente do que no segundo caso, se voc abrir a torneira da mesma forma.

    A figura a seguir mostra um chuveiro em seu interior. Perceba onde entra a gua fria e a posio do resistor (que est sendo chamada de resistncia eltrica).

    Extrado de http://www.suzuki.arq.br/unidadeweb/aula%2011/aula11.htm. Acesso em 15.mai.2012.

    Mas, de que maneira um aparelho como esse pode apresentar duas potncias? Quando voc altera a chave do chuveiro, alterando entre as indicaes gua quente e gua morna, o que, exatamente, est sendo feito?

    O resistor do chuveiro pode ser ligado rede eltrica de duas formas diferentes. O ponto C fixo, mas a chave seletora pode ser colocada no ponto A ou no ponto B.

    Voc consegue perceber que, quando a ligao feita no ponto A, o comprimento do resistor utilizado (entre A e C) menor do que quando a ligao feita no ponto B (entre B e C)? Essa diferena de comprimento est associada diferena de potncia. Qual das duas formas de ligao corresponde posio gua quente?

    Em ambas as ligaes, a tenso eltrica a mesma, pois a ligao foi feita rede eltrica. No caso, o chuveiro foi ligado rede de 220V.

  • Curso Pr-ENEM 18 Cincias da Natureza

    Agora, acompanhe o raciocnio. Se a quantidade de energia que cada carga fornece ao chuveiro a mesma, s existe uma maneira de termos potncias diferentes: no caso da maior potncia, o chuveiro deve ter maior quanti-dade de cargas transferindo energia a cada segundo. como se cada carga pagasse um pedgio para atravessar o chuveiro. Quanto mais cargas, maior a arrecadao! Essa quantidade de cargas que se move em cada segundo em cada regio recebe o nome de intensidade da corrente eltrica e representada pela letra i. Matematicamente,

    podemos escrever, ento, que i = P

    U.

    Resta, ainda, uma ltima pergunta: o que faz a intensidade da corrente ser diferente? J dissemos que a tenso favorece a movimentao da corrente. Mas, h outra grandeza, chamada resistncia eltrica (R) que funciona como uma espcie de impedimento passagem da corrente. Se voc mantiver a tenso constante, como o caso que es-tamos estudando, quanto maior a resistncia do fio, menor a corrente eltrica. Escrevendo de outra forma, temos

    que R = U

    i. Nessa situao, com a tenso em volts e a intensidade da corrente em ampres, a resistncia ter como

    unidade o ohm ( ).No chuveiro, essa variao da resistncia conseguida com a alterao do comprimento. Voc j pode concluir,

    ento, que o comprimento do fio utilizado proporcional resistncia. Na verdade, alm do comprimento, a resis-tncia tambm depende da rea da seo do fio (A) e de uma propriedade do material de que feito o fio, chamada

    resistividade (!). A expresso R = !"L

    A.

    Quando um engenheiro eletricista faz o projeto eltrico de uma residncia, ele deve planejar qual a corrente el-trica mxima que cada parte ir receber e, com isso, projetar qual a espessura (bitola) da fiao para suportar essa corrente. Mas, para garantir que correntes mais intensas do que o planejado no circulem o circuito, so colocados, nas residncias, os disjuntores. Cada disjuntor suporta um valor mximo de corrente eltrica e, se esse valor for superado, o disjuntor desarma (abre o circuito e impede a passagem da corrente).

    Ento, agora, voc pode voltar ao texto que voc escreveu no incio dessa aula e verificar se o que foi pensado por voc est de acordo com o que discutimos.

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