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ConteúdoOnline

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Energia Solar - Barcos

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Energia Solar - Barcos

1. Introdução

1.1. Definição de energia

1.2. História da energia

2. Tipos de energia

2.1. Renováveis

2.2. Não renováveis

3. Energia Solar

3.1. O que é?

3.2. Evolução

3.3. O Sol

5. Conselhos úteis para se ser um bom amigo do ambiente

6. Glossário

7. Jogos

Índice

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1.1. Definição de energia

A energia pode definir-se como a capacidade que um corpo tem para realizar trabalho ou realizar uma acção, isto é, a energia é o poder do movimento e da mudança.

A energia é muito importante no nosso dia-a-dia, faz funcionar os aparelhos que usa-mos, faz com que tenhamos luz em casa, faz funcionar os meios de transporte que utili-zamos, até nós nos movemos e crescemos porque existe energia! Esta palavra é usada em variados contextos mas em ciência o seu significado é bem definido. Em Física, é a ma-téria-prima essencial em todas as disciplinas e também podes ouvir falar de energia em Química, Biologia, entre outras ciências.

Existem dois tipos essenciais de energia: a potencial e a cinética. Pode dizer-se que a energia potencial é a energia que está por acontecer, pronta para ser convertida em e-nergia cinética. Esta, por sua vez, é a energia que um corpo em movimento possui devido à sua velocidade.

1. Introdução

Introdução

Já percebemos que os corpos possuem ener-gia, mas o que faz com que passem para o es-tado de movimento? Terá que se aplicar uma força. A força aplicada utiliza a energia para produzir trabalho.

a) ForçaEntende-se por força qualquer acção ou influência capaz de modificar o estado de movimento de um corpo, ou seja, de lhe dar uma determinada aceleração. No sistema in-ternacional de medida, a unidade de força é o Newton, a qual equivale a 1 kg m/s2. Uma unidade de Newton define-se como a força que é necessária para que a massa de um quilograma possa acelerar um metro por se-gundo.

A equação para determinar o valor da força é:

F = m a

F = força m = massa do corpo a = aceleração

A massa mede-se em quilogramas (Kg) e é uma constante própria de cada corpo que nos indica, neste caso, como varia a velocida-de do corpo aquando da aplicação da força.A energia, como já verificámos anteriormen-te, dita a capacidade de um corpo realizar tra-balho. Mas o que é, afinal, o trabalho?

b) TrabalhoO trabalho é uma condição fundamental na vida humana. É a condição do desenvolvi-mento do Homem ao longo da sua História. O trabalho não é apenas um meio de produ- zir bens ou riquezas, é o motor que nos im-pulsiona a desenvolvermo-nos, a aumentar as nossas habilidades e capacidades, a nossa inteligência e a nossa cultura.

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Figura 1. Diferentes usos da energia no dia-a-dia.“Times Square”, Nova Iorque.

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A unidade de medida da potência é o Watt (W) que equivale a 1 J por segundo, ou o kilo-Watt (kW) que é igual a 1 kJ por segundo.

Um outro conceito que devemos ter em con-ta neste assunto é o de termodinâmica. A ter-modinâmica é o ramo da física que estuda o movimento da energia e a maneira como a energia cria o movimento. O ponto de parti-da para o tecer de considerações em termo-dinâmica são as Leis da Termodinâmica. No essencial, estas leis requerem que a energia não é criada nem destruída, apenas é trans-ferida de um sistema para outro, na forma de calor ou trabalho e requerem ainda a existên-cia de uma quantidade relacionada com o grau de desordem dos sistemas.

Em Física, o trabalho define-se como o pro-duto de uma força aplicada sobre um corpo e o seu deslocamento na direcção dessa mes-ma força. Enquanto se realiza trabalho sobre o corpo, é transferida energia para o mesmo, pelo que se pode dizer que o trabalho é ener-gia em movimento.

Se não há movimento não há trabalho!Por exemplo, quando se levanta um objecto do solo para cima de uma mesa, realiza-se trabalho ao ter que vencer a força da gravida-de, que é dirigida para baixo.

O trabalho calcula-se da seguinte forma:

W = F d

W = trabalho (do inglês Work) F = força d = distância

A unidade de medida do trabalho é o Joule (J) que equivale a 1 Newton (N) por metro. O que isto significa é que, se uma força de 1 N move um objecto a uma distância de 1 metro, é realizado um trabalho equivalente a 1 J.

A partir do trabalho realizado conseguimos deduzir a potência.

c) PotênciaSe uma máquina realiza muito trabalho num determinado espaço de tempo, podemos di-zer que essa máquina tem uma potência e-levada. Se, por outro lado, é realizado pouco trabalho, a potência é baixa. A potência é calculada da seguinte maneira:

P = W / t

P = potência W = trabalho (do inglês Work) t = tempo

Introdução

SABIAS QUE...O grau de desordem de um sistema define-se por entropia? O universo, tal como nós, tende para a desordem: quan-do brincamos gostamos de desarrumar, no entanto, arrumar os brinquedos não é uma tarefa que nos agrade.

Figura 2. Desordem e ordem.

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1.2. História da energia

A primeira forma de energia a ser usada pelo Homem, mesmo este não tendo consciência deste facto, terá sido a energia solar. A luz do Sol fornecia luz e calor aos primeiros ho-mens. Estes caçavam ou procuravam alimen-tos durante o dia, durante a noite tinham que procurar abrigos e ficar muito perto uns dos outros para se aquecerem.

Durante muitos anos terá sido assim, um su-ceder de noites frias e escuras até que, a dada altura, o Homem terá feito a descoberta que mudou para sempre a história da Humani-dade – a descoberta do fogo! Mas isto não aconteceu de um dia para o outro.

O primeiro contacto com o fogo foi, com cer-teza, assustador. Quando um raio incendiava a vegetação todos os animais fugiam, como ainda hoje fogem. Os primeiros homens tam-bém terão fugido quando o viram mas ter-se-ão apercebido, a dada altura, que o fogo os aquecia e que lhes permitia ver de noite. A ousadia e a curiosidade de alguns fez com que se apercebessem que podiam transpor-tá-lo num ramo e que o podiam alimentar com lenha. Nesta nova etapa nas suas vidas, o fogo mantinha os animais ferozes à dis-tância, aquecia-os, permitia-lhes cozinhar a carne, tornando-a mais saborosa e mais fácil de mastigar e dava-lhes luz de noite. Tinham aprendido a controlá-lo e mais tarde apren-deram a criá-lo.

Estava então estabelecida a primeira forma de energia que conseguiam gerar e controlar, o que lhes facilitava muito a vida.

Durante muito tempo, estas foram as únicas fontes de energia para os homens. Foi apenas há cerca de 6000 mil anos atrás que o Homem se começou a aperceber de outras formas de obter energia, entre elas encontra-se:

a) Eólica: foi a primeira forma de energia a ser usada nos transportes. O Homem começou a construir barcos à vela que lhe permitia apro-veitar o vento para viajar e transportar mer-cadorias.

Figura 4. Homem primitivo e o fogo. “La Guerre du feu”, filme feito em 1981.

Figura 3. Evolução do Homem. 1. Chimpanzé 2. Aus-tralopitecos 3. Homo erectus 4. Neanderthal 5. Homo Sapiens (Cro- magnon).

Introdução

SABIAS QUE...O Homo erectus foi a primeira espécie, há 800.000 anos, a conseguir utilizar o fogo no seu quotidiano? Este passo foi funda-mental na evolução dos hominideos, já que a possibilidade de se alimentarem a partir de alimentos cozinhados conduziu a alterações na sua mandíbula por perda de dentição, aumentando o espaço da caixa craniana, essencial ao desenvolvi-mento do cérebro e, consequentemente da inteligência.

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Os moinhos de vento e água começaram a surgir há cerca de 2500 anos e eram usados para moer os grãos dos cereais. Mais tarde, estes moinhos foram ainda utilizados para bombear água.

b) Petróleo: os babilónios e os astecas co-meçaram por usar o petróleo na cons-trução para colar ladrilhos ou pedras. Os povos maia e asteca no México usavam-no para pintar es-culturas. Também os egípcios usaram o petró-leo para untar as peles, só mais tarde o tendo usado na iluminação. Isto acontecia porque nestas zonas o petróleo surgia naturalmente na superfície terrestre, o que não acontece hoje em dia. O petróleo é um combustível fóssil e esgotável porque se forma a partir de matéria orgânica e a sua transformação é muito demorada e a sua exploração bastante descontrolada. Seriam precisos mais uns mi-lhões de anos para se voltar a formar quanti-dades consideráveis de petróleo.

c) Gás natural: é um combustível fóssil e um recurso não renovável. Era usado pelos anti-gos chineses, que o obtinham de poços pou-co profundos, para extrair o sal da água do mar que lhes permitia conservar os alimen-tos.

d) Energia geotérmica: também começou a

Figura 5 . Moinho de vento, “La ruta de Don Quijote”. Castilla - La Mancha (Espanha).

Introdução

ser utilizada para aquecer as casas.Como podemos verificar, houve uma enorme aprendizagem na utilização de outras fontes de energia, mas até há cerca de 2 séculos o Sol e o fogo foram as principais fontes de energia utilizadas pelo Homem. Actualmente ainda funciona assim em algumas partes do mundo.

SABIAS QUE...Todas as formas de iluminação pública, até há 100 anos atrás, dependiam da combustão de combustíveis? A era da iluminação moderna foi iniciada no final do séc. XIX com a invenção da lâmpada eléctrica incandescente por Swan e Ed-son.

Figura 6. Iluminação moderna.

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7Tipos de Energia

2. Tipos de Energia

2.1. Renováveis

a) Biomassa

Vantagens: A utilização deste tipo de energia favorece a

reciclagem de resíduos urbanos; Contribui para a limpeza dos bosques; Aproveita terrenos que não são vantajosos

para o cultivo.

Desvantagens: Pode desaproveitar terrenos óptimos para

o cultivo; Trata-se de uma tecnologia em desenvolvi-

mento, o que pode gerar muitos inconvenien-tes já que não está completamente estudada;

O uso da biomassa, em termos de preços/competitividade é, ainda, menos rentável do que outras fontes de energia mais poluido-ras, tais como os combustíveis fósseis.

b) Eólica

Vantagens: Trata-se de uma energia limpa e que se con-

verte directamente, tendo portanto começa-do a tornar-se competitiva.

Desvantagens: Intermitência dos ventos; Muita dispersão geográfica; Difícil armazenamento.

c) Geotérmica

Vantagens: Menos poluente; Mais económica; Trata-se de uma energia limpa e abundante.

Desvantagens: Só é aproveitável em sítios concretos; É uma tecnologia ainda em desenvolvimento; Produz uma ampla gama de resíduos em

suspensão, tanto na atmosfera como na água; As instalações, de grandes dimensões, po-

dem causar pequenos movimentos do solo, como consequência das mudanças bruscas de temperatura que se produzem.

d) Hidráulica

Vantagens: É uma energia limpa; Não contaminante; Com uma transformação directa renovável.

Desvantagens: Custos iniciais elevados para a construção

dos reservatórios ou das estruturas nos lagos; A capacidade é limitada pelo caudal do re-

servatório ou do lago; As precipitações são imprevisíveis, o que

pode originar uma diminuição do caudal e da energia que se poderia obter;

Pode ter um grande impacto nos ecossiste-mas.

e) Maremotriz

Vantagens: É uma energia “silenciosa” e não contaminan-

te; Possui um baixo custo em matéria-prima; Está disponível em qualquer clima e época

do ano.Desvantagens:

Tem localizações muito pontuais; Produz um forte impacto visual nos locais

costeiros onde se constroem as estruturas; A sua transferência é muito custosa.

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Tipos de Energia

3.2. Não renováveis

a) Carvão

Vantagens: Muito barato; Fácil aquisição; Fácil utilização.

Desvantagens: É muito contaminante; A sua combustão gera uma grande quanti-

dade de gases; A sua extracção é bastante perigosa já que

não existe muita segurança no processo e os acidentes são contínuos.

b) Petróleo

Vantagens: A grande quantidade de produtos e com-

bustíveis que derivam do petróleo utilizados em: 1. Como combustíveis: gasolina,gasóleo. 2. Fabrico de plásticos.3. Corantes e outras substâncias químicas.

Desvantagens: É um recurso esgotável; Não é uma fonte que se utilize de forma

directa, tem que ser destilado antes de ser usado;

A sua utilização cria grandes resíduos po-luentes, não é biodegradável.

c) Gás natural

Vantagens: Pode produzir-se uma grande quantidade

de energia; É queimado para produzir calor e movimen-

to, em fornos, estufas, caldeiras e motores;

Também se pode usar para obter electrici-dade nas centrais térmicas ou termoeléctri-cas.

Desvantagens: Não é renovável; Produz uma grande quantidade de gases

que contaminam a atmosfera na sua com-bustão;

Contaminação por processo de extracção.

d) Nuclear

Vantagens: Existem grandes reservas de urânio; É uma tecnologia bem desenvolvida e com

uma enorme produtividade já que, com pe-quenas quantidades de elementos se obtém uma grande quantidade de energia:

Baixas emissões de CO2, portanto não con-tribui para o aumento do efeito de estufa.

Desvantagens: Existe um elevado risco de contaminação

em caso de acidente; Existe uma produção de resíduos radioacti-

vos perigosos, a curto e a longo prazo; Os resíduos produzidos são de difícil arma-

zenamento; Os custos de instalação e manutenção são

muito elevados.

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3.3. O Sol

O Sol é a estrela mais próxima do planeta Ter-ra e é a nossa maior fonte de energia, sendo também natural e limpa. É graças ao Sol e à sua energia que a Terra é um planeta habitável. Todos os outros corpos do sistema solar, sejam planetas, asteróides, cometas, entre outros, gi-ram à sua volta.

É constituído, na sua maioria, por hidrogénio e hélio e a sua temperatura superficial é de cerca de 5505ºC. Ao longo da história da humanida-de, o Sol, tal como outros fenómenos naturais, foi um objeto de veneração em várias culturas.

Energia Solar

3. Energia Solar

3.1. O que é?

É a energia que se aproveita directamente da radiação solar e que pode ser posteriormente convertida noutras formas úteis de energia.

O Sol, como já referimos anteriormente, é a fonte de energia mais antiga que se conhece. As plantas usam a luz do Sol para produzir o seu alimento, o Sol acaba por ser, em primeira mão, necessário ao crescimento e desenvolvi-mento de todos os seres vivos. As aplicações da energia solar como a conhecemos hoje são várias. Veremos adiante, mais em pormenor, as aplicações da energia solar que foram desen-volvidas ao longo dos tempos.

3.2. Evolução

A história da energia solar está marcada por felizes acasos. O efeito fotovoltaico foi obser-vado, pela primeira vez, em 1839 pelo físico francês Alexandre Edmond Becquerel. Este senhor realizava experiências electroquímicas quando, por acaso, observou que a exposição dos eléctrodos de platina ou de prata à luz, dava origem ao efeito fotovoltaico. Alguns anos depois, foi construída a primeira célula fotovoltaica igualmente fruto de descobertas acidentais.

A sua eficiência foi sendo aumentada ao longo dos anos e só encontra a sua primeira aplica-ção nos finais do século XIX pelo engenheiro alemão Werner Siemens que os comercializou como fotómetros para máquinas fotográficas. Apesar de ter sido Russell Ohl a inventar a pri-meira célula solar de silício, considera-se que a era da energia solar, tal como a conhecemos hoje, teve inicio em 1954 quando o químico Calvin Fuller desenvolveu o processo de dopa-gem do silício.

Figura 7. O Sol.

SABIAS QUE...O diâmetro do Sol é 109 vezes o diâmet-ro da terra? Para perceberes melhor esta proporção podes comparar um berlinde (planeta Terra) a uma bola de praia com mais de um metro de diâmetro (Sol)!

Figura 8. Proporção entre o Sol e o planeta Terra .

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4. Conselhos úteis para se ser um bom amigo do ambiente

Um dos maiores conselhos passa por ques-tionarmos todos à nossa volta, em casa, na escola, no teu grupo de amigos, sobre o que podemos fazer para solucionar problemas ambientais. Se a queima dos combustíveis fósseis apre-senta tanto impacto perante o nosso planeta poderemos começar hoje mesmo a diminuir o consumo de energia nas nossas casas e no nosso dia-a-dia.Outro aspecto muito importante e que pro-tege o meio ambiente é tentar poupar água.

Formas de economizar energia:

Desligar os aparelhos eléctricos quando não estão a ser utilizados: carregadores de telemó-vel, ecrã de computador, televisão entre outros.

Manter as luzes, de nossa casa e de outros am-bientes que frequentemos, desligadas

Andar a pé ou utilizar bicicleta como forma de transporte em vez de utilizarmos carro próprio e transportes públicos. Caso tenhamos mesmo de utilizar carro próprio tentar que o máximo de passageiros possíveis vá neste ao invés de se uti-

lizarem vários carros. Utilizar lâmpadas economizadoras de energia.

Formas de economizar água:

Quando utilizamos óleo deitá-lo num oleão e nunca deitar para a sanita ou para o lava-loiça pois a quantidade de água que tem de ser utilizada para limpar esta gordura dos es-gotos é incalculável.

Lavar as frutas e os legumes numa taça e não com água a correr.

Se lavarmos a loiça à mão e não utilizarmos a máquina de lavar a loiça, usar 2 bacias: uma com detergente, onde se esfrega a loiça, e outra com água limpa, onde se passa a loiça.

Conselhos úteis

Figura 9. Desligar os aparelhos elétricos.

Figura 10. Lâmpada economizadora.

Figura 11. Oleão.

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11Conselhos úteis

Evitar tomar banho de banheira cheia. Regular a água que sai do chuveiro.

Adicionar um pulverizador ao chuveiro para que a água pareça ter mais pressão.

Utilizar torneira fria e quente numa só, sen-do uma torneira regulável, pois evita que se percam grandes quantidades de água.

Não deixar a torneira aberta enquanto la-vamos os dentes, nem deixar a torneira semi-aberta ou a gotejar.

Puxar o autoclismo apenas quando necessá-rio.

Utilizar papel higiénico branco reciclável, evitando as cores que pressupõem a utiliza-ção de químicos, tanto para o fabrico como para a limpeza dos esgotos.

Utilizar vassouras em vez de mangueiras na limpeza de terraços e pátios.

Regar os jardins ao amanhecer ou ao anoi-tecer, períodos em que a água demora mais a evaporar. Não regar em dias ventoso, pois o vento transporta a água e desperdiçam-se grandes quantidades de água.

Figura 12. Chuveiro.

Figura 13. Reciclagem.

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Glossário

5. Glossário

Anteparas: são divisórias verticais, que for-mam os compartimentos da embarcação. A bordo não há paredes, mas sim anteparas.

Arcabuzes: antiga arma de fogo portátil.

Artilharia: uma das armas das forças arma-das, capaz de disparar projécteis de grande poder destrutivo.

Assírios: povo da Assíria, uma entidade po-

lítica da Antiguidade, centrada na região do alto Rio Tigre, na Mesopotâmia (actual Iraque), que acabou por dominar impérios regionais por diversas vezes ao longo da história.

Bombordo: o lado do navio que está à es-querda quando olhando para proa.

Bordo: são os lados da embarcação, ou seja, as duas partes em que o casco é dividido por um plano que corte a proa e a popa. Um observador posicionado na linha diametral do navio e voltado para a proa, terá boreste (BE) à sua direita e bombordo (BB) à sua es-querda.

Boreste: O lado direito do navio, quando olhando para a proa (o mesmo que estibor-do).

Compartimentos: são as divisões internas de uma embarcação.

Canhões: é uma boca de fogo de artilharia destinada a disparar granadas de calibre su-perior a 20mm.

Carenas: Parte da embarcação que fica abaixo do nível da água.

Casco: é uma espécie de vaso que serve de base à embarcação. Na sua parte inferior encontra-se a quilha, que acompanha todo o casco desde a proa até a popa, servindo como peça principal de sustentação da sua estrutu-ra.

Combustível fóssil: é uma substância for-mada por compostos de carbono, usados para alimentar a combustão. Reconhecida-mente, são usados como combustível, o car-vão mineral, o petróleo e o gás natural.

Embarcação: é uma construção flutuante, feita de madeira e/ou ferro, que transporta

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13Glossário

com segurança, sobre a água (salgada ou doce), pessoas e/ou carga.

Fenícios: antiga civilização que se concen-trou no norte da antiga Canaã, ao longo das regiões litorais dos actuais Líbano, Síria e Is-rael. A civilização fenícia caracterizou-se por uma cultura comercial marítima empreende-dora que se espalhou por todo o Mediterrâ-neo, entre o período de 1550 a.C. a 300 a.C.

Hélice: é o propulsor da embarcação ins-talado na extremidade do eixo propulsor. A tradição marinheira considera hélice como palavra masculina. Assim, ao referirmo-nos a essa peça, dizemos: o hélice, em vez de a hélice. Há navios que possuem mais de um hélice, embora a maioria possua apenas um e este situa-se a ré, envolto por uma peça ro-busta situada no extremo da quilha, denomi-nada cadaste.

Iceberg: é um enorme bloco ou massa de gelo que se desprende dos glaciares.

Mastro: peça de madeira ou ferro colocada na posição vertical, de formato normalmen-te cilíndrico. Nas embarcações, o mastro é usado principalmente na sustentação dos aparelhos de carga, que facilitam a carga e a descarga.

Motor com combustão interna: é uma máquina térmica que transforma a energia proveniente de uma reacção química em energia mecânica.

Navio mercante: embarcação utilizada no transporte de mercadorias.

Naufrágios: é a perda de uma embarcação que sofreu um acidente, afundando-se.

Parapente: é um planador aéreo cuja asa (semelhante a um pára-quedas) não apresen-

ta estrutura rígida. O piloto e possíveis passa-geiros são suspensos por linhas.

Popa: é a região da extremidade de ré da embarcação. Estruturalmente, a sua forma exterior é projectada para facilitar o escoa-mento da água e para tornar a acção do leme e do hélice mais eficiente.

Portos: local da costa que abriga embarca-ções.

Proa: é a região da extremidade de vante da embarcação. Estruturalmente, tem a forma exterior afilada para melhor cortar a água.

Quilha: funciona no casco como a coluna vertebral no corpo humano e divide-o em dois bordos. Para a sustentação do revesti-mento do casco, saem as cavernas para um bordo e para o outro, como se fossem as nossas costelas, que partem da coluna verte-bral. O conjunto de cavernas que dá forma ao casco é chamado de cavername. Depois de formado o esqueleto do casco, este recebe o revestimento.

Ré: é a zona de trás de uma embarcação.

Remos: vara achatada e alargada na extre-midade inferior para fazer vogar uma embar-cação.

Revestimento: é o conjunto de chapas metálicas que envolve as cavernas (exterior) ou que dividem o espaço interior do casco de uma embarcação (interior). Contribui para a estrutura resistente do casco a esforços lon-gitudinais.

Vapores: todos os barcos que se moviam através de um motor a vapor.

Vante: é a zona da frente de uma embar-cação.

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Jogos

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Agora tenta encontrar 14 palavras que são referidas ao longo do manual! Sabes qual o sig-nificado de todas elas? Palavras: canoa, carvão, energia, fogo, jangada, leme, mastro, moinho, naufrágio, porto, proa,

sol, térmico, vento. Nota - As palavras podem estar escritas em qualquer direcção!

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Soluções:

6.

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Energia Solar - Barcos Energia Solar - Barcos

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Podes Recortar pelo tracejado

Hábitos gerais que poderemos adquirir com o tempo:- Tentar utilizar materiais recicláveis. - Tentar gerar o mínimo de resíduos possíveis.- Aprender a reciclar em casa. - Fazer uma triagem correcta do lixo doméstico.

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