Identificar o conceito de eletricidade.

Identificar seres vivos capazes de gerar descargas elétricas.

Reconhecer propriedades que permitem que os seres vivos conduzam eletricidade.

Relacionar a importância ecológica desta adaptação para a sobrevivência destes seres vivos.

Desenvolver a leitura de textos científicos relacionados com o assunto e sua interpretação.

Os alunos deverão ser capazes de compreender o conceito de energia, bem como o de elétron como unidade negativa do átomo.

Introdução: uma abordagem para o professor   

Poraquê: Como vive o peixe-elétrico da Amazônia   

O rio Amazonas guarda lugares de águas turvas e fundos lodosos, onde a visão subaquática limita-se a pequenas distâncias - mesmo durante o dia. E é justamente nesses locais que vive uma das mais fantásticas obras da natureza, o peixe-elétrico da Amazônia. Esse peixe-elétrico, que pode chegar a dois metros de comprimento, é conhecido popularmente como poraquê (Electrophorus electricus).   

As características do peixe-elétrico   

O poraquê possui o corpo alongado e cilíndrico, com apenas uma nadadeira anal, que se estende por quase todo o abdome - lembra a forma de uma enguia. Sua cabeça é achatada e a boca é equipada com uma fileira de dentes cônicos e afiados. A cor desse animal é sempre muito escura, porém a parte ventral de seu corpo é amarelada.

Por vezes a parte superior é marrom-escuro com pintas mais claras. Segundo Carlos David Santana, professor do Departamento de Pesca da UFRPE (Universidade Federal Rural de Pernambuco), o peso corpóreo de um Electrophorus electricus adulto pode atingir 20 quilos.

O nome poraquê, na língua tupi, significa "o que coloca para dormir". Na verdade, esse peixe não poderia ter nome melhor. Graças à presença de células musculares especializadas, seu corpo é capaz de produzir energia (eletrogênese) e captá-la (eletro-recepção). Essas células, chamadas eletrócitos, encontram-se na cauda do animal - que corresponde a 90% do corpo do Electrophorus electricus. Um peixe-elétrico adulto pode ter cerca de dez mil mioeletroplacas, que são conjuntos de eletrócitos.  

Choque cavalar   

A diferença entre uma célula muscular normal e um eletrócito é que, enquanto a primeira se contrai ao receber um estímulo nervoso, a segunda é adaptada para transformar a excitação em eletricidade. Isso acontece por meio da entrada e saída de íons, com cargas positivas e negativas, nas células.

Esse fenômeno torna o poraquê capaz de matar um cavalo, com um choque de mais de 500 volts. Segundo diversos estudos realizados pelo INPA, esse peixe é capaz de produzir até 1500 volts. Não é de se admirar que o Electrophorus electricus já tenha feito muita gente "dormir".

O poraquê pode ser comparado a uma pilha, já que a parte da frente de seu corpo tem carga positiva, enquanto a ponta de sua cauda é de carga negativa. Por isso, se uma pessoa pegar na cabeça e na extremidade final de seu corpo ao mesmo tempo, o choque terá o poder de "fritar" a vítima em questão de segundos.   

Visão elétrica   

As mioeletroplacas recebem terminações nervosas e arranjam-se como baterias ligadas em série. Assim, quando uma delas recebe um estímulo nervoso, a eletroplaca dispara e ocorre uma reação em cadeia: a anterior ativa a seguinte.

Se o peixe-elétrico produzisse descargas elétricas contínuas, o gasto energético seria enorme. Por isso ele economiza energia através de pulsos elétricos de baixa voltagem. Para se ter uma ideia do poder elétrico do poraquê, a taxa de pulsos emitida por ele é de 1700 pulsos por segundo, enquanto a frequência de pulsos de uma carpa é de 50.

Esses pulsos servem para enxergar no escuro. É por meio das ondas elétricas que o poraquê se localiza e encontra suas presas - da mesma forma que os morcegos utilizam as ondas sonoras para a sua orientação.

Enquanto as eletroplacas emitem ondas elétricas para o meio ambiente, os eletro-receptores presentes na pele do peixe-elétrico recebem-nas de volta. Assim como as eletroplacas, os eletro-receptores são células especiais ligadas a terminações nervosas. Essas terminações nervosas levam a informação elétrica ao cérebro do peixe, que a traduz. Desse modo, o poraquê tem a "imagem" de tudo o que o cerca.   

Peixe que respira ar   

O risco do contato com o poraquê é maior na superfície, pois esse peixe-elétrico precisa do ar atmosférico tanto quanto os animais terrestres para obter oxigênio - outro motivo de encanto para os cientistas.

Na bacia Amazônica, a variação sazonal ou mesmo diária da quantidade de oxigênio na água é grande. Por isso, a natureza adaptou o sistema respiratório do poraquê para que esse animal pudesse retirar oxigênio do ar. Esses peixes se afogam se não atingirem a superfície para respirar. Então, na linguagem científica, diz-se que o peixe-elétrico é um respirador aéreo obrigatório.

Esta espécie possui brânquias, mas faz a captação do ar atmosférico pelas superfícies e câmaras bucais/faríngeas (o céu da boca é cheio de reentrâncias altamente vascularizadas, formando uma grande área de absorção/troca gasosa). Via de regra, muitas espécies de peixes de água doce tropicais têm respiração aérea obrigatória ou facultativa, pois evoluíram em locais com muita matéria orgânica em decomposição e elevada temperatura, portanto pobre em oxigênio, e qualquer grande superfície bem vascularizada realiza trocas gasosas com certa eficiência.   

Adaptado de: http://educacao.uol.com.br/biologia/ult1698u69.jhtm (consultado em 12/12/10, às 18h40min).   

Estratégia

Como os alunos poderão atingir os objetivos propostos:

Os alunos poderão atingir os objetivos propostos através de atividades práticas, discussões entre eles, bem como leitura de textos e vídeos sobre o assunto.   

Como o professor irá ativar esse processo:

O professor ativará este processo por meio do incentivo às discussões entre os alunos, realização de atividades práticas com a turma, além de leitura e interpretação de texto e exibição de vídeos para sistematização dos conhecimentos.   

Atividade Inicial: Acendendo uma lâmpada             

Professor, num primeiro momento da aula, sonde os conhecimentos prévios de seus alunos, perguntando o que eles sabem sobre a energia elétrica. Deixe-os se manifestarem, dando suas opiniões e contando suas experiências.             

Depois, proponha a realização de uma atividade prática em que uma lâmpada é acessa com o uso de pilha. Providencie os seguintes materiais:

Materiais necessários:

- Uma pilha AA

- Uma lâmpada de 1,5 volts

- Dois pedaços de fios encapados

- Fita isolante   

Modo de preparar: 

Pegue o fio e recorte sua ponta de forma a expor o metal. Conecte uma das pontas de cada fio nas extremidades da pilha e fixe com a fita. Faça diversas conexões como ilustrado abaixo.  

Retirado de: http://www.puc-rio.br/vestibular/repositorio/provas/interativas/imagens/img_fis_obj_12.gif (consultado em 12/12/10, às 18h54min). 

Questione a turma em qual deles a lâmpada irá acender. Pergunte as razões para não ter acendido em todos os casos. Ouça as opiniões dos alunos.

Explique que para a lâmpada acender é preciso que haja uma corrente elétrica, que só é possível na ilustração 2, isso porque existe um local de saída (negativo) e outro de entrada (pólo positivo) para a corrente elétrica movimentar-se.   

Atividade prática 2: Pilha de sal             

Professor, após as discussões sobre a atividade prática anterior, proponha mais uma atividade de observação. Para tanto, providencie os seguintes materiais:

Materiais necessários:

- Pilha AA

- Lâmpada de 1,5 volts com soquete

- Três fios elétricos com as pontas descascadas

- Copo de água

- Papel alumínio

- Fita adesiva

- Colher de chá de sal de cozinha

- Tesoura   

Modo de preparar: 

Corte dois quadrados de papel alumínio. Prenda-os na ponta de dois dos fios. Com a fita adesiva fixe as pontas dos fios na pilha e uma das extremidades de um dos fios no soquete da lâmpada. Conecte o soquete e a pilha com o terceiro fio. Ponha os quadrados de alumínio na água. Não deixe um fio encostar no outro. A lâmpada não se acende. A eletricidade não flui bem pela água pura. Coloque um pouco de sal na água e mexa-a. A lâmpada se acende quando o sal se dissolve. Bolhas de gás se formam no papel alumínio. Isso ocorre onde a corrente elétrica entra na água salgada e sai dela. A eletricidade passa facilmente pela água salgada. A lâmpada se acende.

Retirado de: http://fisicaeletrica-235.blogspot.com/ (consultado em 12/12/10, às 18h58min).      

Outra forma de se fazer a pilha com sal está no link abaixo: http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=237&BOMBA+RELOGIO#top (consultado em 12/12/10, às 18h59min).    

Discutindo             

Professor, após a realização das duas atividades práticas, disponha os alunos em círculo na sala de aula e inicie uma discussão em torno do assunto, perguntando a eles o que observaram nos experimentos. Questione novamente o porquê de a lâmpada só ter acendido no caso II e com a presença de sal. Ouça-os. Instigue-os a falar, dando suas opiniões e relatando casos já vividos relativos à eletricidade.

Comente que para que a lâmpada acenda é necessário haver um fluxo de elétrons de um lado para outro. No caso da pilha na solução de sal, os íons dissolvidos movimentam-se gerando uma corrente que acende a lâmpada.

Nos animais que liberam descargas elétricas ocorre algo semelhante: eles conseguem gerar um fluxo de elétrons, e quando outro ser vivo entra em contato com seu corpo, a descarga é liberada. Eles usam esse mecanismo para defesa, pois ao liberar a descarga elétrica, o agressor desiste de lhe atacar. Usam também para caçar, já que a descarga pode imobilizar ou mesmo matar o alimento.   

Texto para os alunos:             

Professor, após as discussões sobre as atividades práticas, entregue para os alunos um texto informativo sobre animais que usam a eletricidade para defesa e ataque. Peça que cada aluno faça uma leitura silenciosa, depois realize com eles uma leitura oral, destacando as partes mais importantes e tirando as dúvidas.

Eletricidade animal!   

Os povos da Antiguidade conheciam bem certos tipos de bagres, raias e enguias, dotados de um temível poder: segurá-los ou apenas estar próximo deles na água podia causar doloridas contrações musculares, mal-estar súbito, perda dos sentidos e, para pequenos animais, até mesmo a morte. No caso de algumas doenças, os médicos receitavam ao paciente um contato com estes peixes. Faziam-no sem desconfiar que o espasmo provocado era um fenômeno de natureza semelhante ao raio celeste.

Apenas no século XVIII, os estudiosos da eletricidade começaram a suspeitar que os choques provocados por corpos carregados pareciam-se muito com os causados pelos peixes.

Com as primeiras provas experimentais, a certeza logo se espalhou: havia de fato animais que produziam espontaneamente "fluido elétrico". Faraday demonstrou isso de forma cabal ao medir a corrente elétrica dos animais com um galvanômetro. Mas onde se originava essa eletricidade animal? De um órgão especial - formado por um grupo de músculos (diferente para cada espécie) chamados eletroplacas - que, em vez de se contrair, produziam eletricidade. Com o aperfeiçoamento dos aparelhos de medição, descobriu-se que, na realidade, todas as células vivas, animais ou vegetais, produzem quantidades mínimas de eletricidade. Mas os músculos dos peixes elétricos produzem milhões ou bilhões de vezes mais eletricidade que os músculos dos demais organismos. Estes órgãos evoluíram para ser, de fato, "pilhas químicas vivas".

Quando o peixe quer dar uma descarga, seu cérebro envia uma ordem às eletroplacas, através de um nervo ramificado. Assim que a ordem nervosa chega às eletroplacas, uma substância química chamada Adenosina Trifosfato se decompõe, permitindo a libertação de uma enormidade de elétrons livres que fluem como uma corrente elétrica para fora do animal.

Em certas espécies animais esses órgãos elétricos são formados por 200 eletroplacas, em outras por 160.000 e representam entre 1/6 e 1/4 do seu peso total. As descargas emitidas são de alta tensão, podendo ser fracas, como as dos mormorídeos e gimnotídeos, ou fortes como as da raia-elétrica (Torpedo mobiliana) e as do poraquê.

Por exemplo, a raia-elétrica encontrada no mar mediterrâneo produz uma descarga de 220 volts; o bagre-elétrico (Malapterurus electricus), típico do rio Nilo, pode produzir uma descarga de 350 volts; e o poraquê, Electrophorus electricus da América do Sul, produz, de longe, a mais alta descarga elétrica, de aproximadamente 550 volts.

Tal capacidade pode ser utilizada pelo peixe para se defender do ataque de um predador, bem como, para atordoar uma possível presa. A eletricidade desses peixes, principalmente daqueles que produzem descargas baixas, pode também ser usada na comunicação entre indivíduos de uma mesma espécie ou mesmo de espécies diferentes. Só existem animais elétricos em ambiente aquático - o que é fácil de entender. As águas dos rios e dos mares sempre possuem alguns sais dissolvidos. Por isso são bons condutores de eletricidade. Mesmo a um metro de distância, é possível levar um choque de um poraquê. Já o ar atmosférico é um mau condutor: o poraquê fora da água só dará um choque se encostarmos a mão diretamente em sua pele.

De modo geral, os peixes elétricos são quase todos lerdos e dependem de sua descarga para caçar e se defender. Eles próprios são pouco sensíveis à eletricidade. Mesmo entre os seres humanos há os que resistem melhor à descarga elétrica que outros. Conhece-se um pequeno número de pessoas que receberam descargas mortais sem sofrer dano algum. Enquanto outras...   

Adaptado de: http://clickeaprenda.uol.com.br/cgi-local/lib-site/conteudo/mostra_conteudo.pl?nivel=m&disc=not&codpag=NOT0903160201 (consultado em 12/12/10, às 19h10min).    

Outra sugestão: http://chc.cienciahoje.uol.com.br/revista/revista-chc-2003/134/por-que-sentimos-choque/?searchterm=eletricidade (consultado em 12/12/10, às 19h11min).    

Ferramentas tecnológicas – Atividades Visuais:             

Professor, depois das discussões sobre o texto, exiba para a turma alguns vídeos que os ajudarão a sistematizar os conhecimentos, além de construir novos. Depois de assistirem, peça que cada um faça no caderno um resumo sobre o que aprenderam nos vídeos, destacando aquilo que mais gostaram. Eles poderão contar para os colegas aquelas partes que mais lhes chamaram a atenção.   

O Mundo de Beakman eletricidade beakmania lâmpada 1992 (01) - http://www.youtube.com/watch?v=3TfPjNx8juM&feature=related (consultado em 12/12/10, às 19h12min).    

Peixe Elétrico - http://www.youtube.com/watch?v=Zf1iw56mTn0 (consultado em 12/12/10, às 19h13min).    

ELETRICIDADE - 3 Entre o Mais e o Menos - http://www.youtube.com/watch?v=IUgS7Uw-qBI (consultado em 12/12/10, às 19h14min).    

Maravilhas Modernas - eletricidade - parte 1 - http://www.youtube.com/watch?v=B8fB8TKa1h4 (consultado em 12/12/10, às 19h15min).    

Electric Eel Powers Christmas Tree - http://www.youtube.com/watch?v=GO00tPIYSUQ&feature=related (consultado em 12/12/10, às 19h16min).   

Professor, abaixo seguem alguns recursos complementares, que você poderá usar na aula, ou apenas como um “saiba mais”:  

http://super.abril.com.br/superarquivo/1988/conteudo_111404.shtml (consultado em 12/12/10, às 19h17min).    

http://mundoestranho.abril.com.br/mundoanimal/pergunta_285720.shtml (consultado em 12/12/10, às 19h18min).    

http://alunoca.io.usp.br/~drvieira/disciplinas/iob126/seminario4.pdf (consultado em 12/12/10, às 19h19min).    

http://www.jcrlimeira.com.br/web/index.php?option=com_content&view=article&id=8:galvani&catid=5:galvani (consultado em 12/12/10, às 19h20min).    

http://astrofisicabrasil-secaoastronomia.blogspot.com/2009/11/luigi-galvani.html (consultado em 12/12/10, às 19h21min).    

http://www.youtube.com/watch?v=AUJRISlxOn4&feature=related (consultado em 12/12/10, às 19h22min).    

http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=139&PILHA+DE+SAL+DE+FRUTAS#top (consultado em 12/12/10, às 19h23min). 

Avaliar numa perspectiva formativa implica estar atento à construção de conhecimentos conceituais, comportamentais e atitudinais de nossos alunos. Por isso é importante estar atento a todo o percurso do aluno enquanto aprende: suas ideias iniciais, aquelas apresentadas durante a investigação, à maneira que relaciona com os colegas, sua atitude investigativa e crítica, no decorrer da aula. Feitas estas considerações, propomos mais um momento para que os alunos sejam avaliados.

Peça que cada aluno faça em casa uma pesquisa em que deverão encontrar a relação entre a descarga elétrica que alguns animais liberam e a sua sobrevivência. Peça que eles levem para a sala de aula reportagens e informações que encontrarem. Em sala de aula, divida-os em grupos e peça que cada grupo faça cartazes informativos sobre os animais “elétricos”, anexando informações pesquisadas, figuras e desenhos. Depois exponha os cartazes pela escola, divulgando os conhecimentos dos alunos e avaliando o processo de ensino-aprendizagem.