Experiências científicas de inverno para as crianças

Explique o clima de inverno às crianças com estas atividades STEM.

Publicado 25/02/2021, 14:31 WET
LIÇÕES GELADAS
As maravilhas do inverno, como estas gotas de gelo (ou sincelos) em Montreal, podem inspirar ...

LIÇÕES GELADAS
As maravilhas do inverno, como estas gotas de gelo (ou sincelos) em Montreal, podem inspirar as crianças a aprender sobre a ciência.

Fotografia de MIRCEA COSTINA / SHUTTERSTOCK

Kengo Yamada lembra-se de ter perguntado a uma turma de alunos do jardim de infância de onde é que achavam que vinha o vento. “Um dos alunos disse que eram as árvores que faziam o vento”, diz Kengo, diretor-adjunto de educação infantil do Centro de Ciências de Nova Jersey. Quando Kengo perguntou à criança por que razão pensava isso, a resposta foi: “Bem, eu estava a andar na rua e vi as árvores a abanar, portanto devem fazer vento.”

Embora a resposta deste aluno não estivesse correta, Kengo diz que a criança estava a começar a compreender o mundo de uma forma científica. De facto, o clima é uma das maneiras mais fáceis de fazer com que as crianças pensem sobre o mundo de forma científica. (Estas experiências ensinam as crianças sobre relâmpagos, chuva e muito mais.)

“As crianças não precisam de conceitualizar o que é vento, neve ou chuva”, diz Ivory Williams, vice-presidente de ensino, aprendizagem e inovação STEM do Centro de Ciências Liberty. “As crianças podem tocar e até provar essas coisas.”

Tudo isto pode despertar um interesse generalizado pela ciência. “Se nos ensinarem a reparar num fenómeno, percebemos que esse fenómeno está a acontecer em muitos outros lugares”, diz Shaunna Donaher, meteorologista do Departamento de Ciências Ambientais da Universidade Emory.

Eis algumas experiências para mostrar aos cientistas mais novos como funciona o inverno.

COMO SE FORMA O VENTO

   

Fotografia de JAMIE KIFFEL-ALCHEH

Precisa de:
• Duas garrafas de vidro ou de plástico do mesmo tamanho
• Água quente e fria
• Corante alimentar vermelho e azul
• Uma carta (de baralho)
• Pano, caso seja necessário limpar

Como fazer: Encha uma garrafa com água quente (sem ser demasiado quente) e a outra com água muito fria. Certifique-se de que cada garrafa está cheia até ao topo. Adicione várias gotas de corante alimentar vermelho à água quente e várias gotas de corante alimentar azul à água fria.

Pressione a carta contra o gargalo da garrafa de água quente e vire a garrafa de cabeça para baixo, para ficar alinhada com o gargalo da garrafa de água fria e, de seguida, retire cuidadosamente a carta. A água quente vermelha não se mistura com a água fria azul.

Mantenha as garrafas alinhadas nos gargalos e vire-as com cuidado para que a garrafa azul fique por cima. A água quente vermelha sobe à medida que a água fria azul se afunda, criando uma água roxa. (Dica: Guarde a água colorida para as experiências que se seguem!)

Ciência interessante: Esta experiência usa a água para mostrar como as correntes de vento se movem. “O vento forma-se devido às desigualdades de temperatura”, diz Shaunna Donaher. “O aquecimento desigual cria diferenças de pressão e isso coloca o ar em movimento”. O ar mais quente e menos denso sobe (assim como a água quente vermelha) enquanto que o ar mais frio e mais denso se afunda (como a água fria azul). O ar mais quente é menos denso, explica Shaunna, porque as suas moléculas estão a mover-se mais depressa e estão mais distantes. À medida que o ar de baixa pressão e mais quente sobe, o ar mais frio assume o seu lugar. Sentimos isto na forma de vento.

Se não conseguimos sentir vento, é porque o ar quente e frio não se estão a misturar, como acontece quando a garrafa de água quente está por cima da de água fria. “Quando a atmosfera está estável (água quente no topo), ou se não tivermos diferenças de pressão entre locais, não temos vento”, diz Shaunna.

COMO A ÁGUA CONGELA

   

Fotografia de JAMIE KIFFEL-ALCHEH

Precisa de:
• Copo transparente (pode ser de plástico)
• Fita isoladora
• Corante alimentar (pode reutilizar o corante da experiência anterior)
• Água

Como fazer: Despeje um pouco da água colorida no copo e marque o nível com uma tira de fita isoladora. Coloque o copo no congelador e deixe a água congelar. Retire o copo do congelador quando a água estiver completamente congelada, depois meça novamente o nível da água e observe a diferença.

Ciência interessante: “Quando as substâncias são mais frias do que o seu ponto de fusão, as moléculas movem-se muito lentamente e podem acabar bloqueadas em conjunto numa estrutura que é firme”, diz Shaunna. “É o que chamamos de estado sólido. À medida que as moléculas se movem mais devagar, há mais atração entre as moléculas para que possam ficar ‘bloqueadas’ numa estrutura rígida.”

Para muitos materiais, quanto mais frio está, menos espaço ocupam. Por exemplo, o congelamento de cera derretida faz com que esta encolha, pelo que sai mais facilmente do castiçal. “Mas a água, na verdade, ocupa mais espaço quando congela”, diz Shaunna. Porquê? “É a forma como a molécula de água se liga. A molécula liga-se num ângulo um bocado invulgar”, fazendo com que o gelo ocupe mais espaço do que a água. (Leia mais sobre o referido ângulo invulgar na experiência sobre o floco de neve abaixo.) É por isso que o gelo se expande para um nível mais elevado.

COMO SE FORMAM SINCELOS

   

Fotografia de JAMIE KIFFEL-ALCHEH

Precisa de:
• Copo de papel
• Recipiente alto e estreito, como uma garrafa de água desportiva
• Alfinete ou palito para fazer um furo
• Corante alimentar (pode reutilizar o corante das experiências anteriores)
• Água
• Vários centímetros de fio
• Uma conta que entre no fio

Como fazer: Faça um pequeno furo no fundo do copo. Dê um nó numa das pontas do fio e, de seguida, passe a ponta sem nó pelo orifício de maneira a que o nó fique dentro do copo. Coloque a conta na parte inferior do fio, no exterior do copo, e ate. Molhe o fio e a conta. Coloque o copo suspenso dentro do recipiente maior. Se a conta tocar no fundo do recipiente, puxe o fio e dê novamente um nó para que esta fique suspensa.

Adicione algumas gotas de água colorida no copo pequeno e coloque tudo no congelador. Passados 15 minutos, adicione mais algumas gotas de água colorida. Repita a cada 15 minutos até que consiga ver um sincelo a formar-se na parte inferior do fio.

Ciência interessante: “Os sincelos formam-se quando as gotas de água congelam à medida que são lentamente puxadas para baixo pela gravidade”, diz Shaunna. “Os sincelos geralmente crescem em comprimento com passar do tempo, à medida que a água derrete, viaja pelo gelo e congela novamente.” Nesta experiência, as gotas de água passam pelo orifício no copo, descem pelo fio e congelam na conta.

Porque é que o gelo não fica com uma forma arredondada? Conforme a água continua a descer pelo gelo, liberta calor. Embora possamos pensar que isso faria com que o gelo derretesse no topo, na realidade atua como um isolante, que o mantém frio. Como o ar quente sobe, isola a parte superior do gelo mais do que a parte de baixo, permitindo que o topo permaneça congelado e, portanto, mais largo do que a parte inferior. Ivory Williams explica: “Há mais calor a escapar na ponta inferior, pelo que esta fica mais fina e mais depressa do que no topo, criando a forma alongada de sincelo.”

COMO SE FORMAM OS FLOCOS DE NEVE

    

Fotografia de JAMIE KIFFEL-ALCHEH

Precisa de:
• Copo transparente
• Borrifador com água ou um pano húmido
• Papel preto

Como fazer: Borrife o copo com água ou passe um pano húmido pelo copo. Coloque o copo no congelador. Depois de cerca de uma hora, quando estiver coberto de gelo, retire o copo. Coloque o copo contra o papel preto para conseguir ver os flocos congelados na superfície. Deixe as crianças descobrirem diferentes formas com uma lupa. (Dica: Se o copo não estiver gelado, deixe no congelador mais tempo.)

Ciência interessante: No alto das nuvens, o vapor de água é atraído pelos chamados aerossóis – partículas de poeira, fumo ou névoa salina do oceano. Se a nuvem estiver a 15 graus negativos ou mais fria, o vapor de água transforma-se em cristais de gelo – o que chamamos de flocos de neve. Nesta experiência, o vidro substitui as substâncias dos aerossóis, dando ao vapor algo onde se agarrar.

“Os flocos de neve formam-se com seis lados, ou seis pontas”, diz Shaunna. Isto acontece porque as duas moléculas de hidrogénio e uma molécula de oxigénio (também conhecido por H2O) estão posicionadas de maneira a formar um triângulo. Quando estes triângulos congelam em conjunto, assumem formas hexagonais, o padrão clássico de um floco de neve. Mas também podem assumir a forma de um prato, coluna ou agulhas, dependendo da temperatura e da humidade do ar, explica Shaunna.
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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