segunda-feira, 28 de novembro de 2011

O "nada" não é o nada

Como já comentado no tópico:

O "nada" não é o nada!

No vácuo existe uma infinidade de partículas virtuais, além de sub-partículas que aparecem e se aniquilam quase que instantaneamente (como discutido: http://estadoquantico.blogspot.com/search/label/efeito%20Casimir).

O vácuo é longe de ser o nada!

O site http://www.tecmundo.com.br tem mania de chamar o vácuo de nada.

terça-feira, 22 de novembro de 2011

Partículas Virtuais

Notícia:

A teoria de campos prevê que cada partícula tem sua anti-partícula, o que já é estranho, mas prevê também que essas tenham uma partícula virtual.

A teoria de campos diz que na natureza existem 4 forças fundamentais:
força gravitacional (interação entre massas), força eletromagnética (interação entre cargas elétricas), força nuclear forte (interação entre quarks) e força nuclear fraca (força responsável pelo decaimento de um nêutron, por exemplo, em um elétron, um próton e um neutrino - esta força é responsável então pela radioatividade).
A forma com que massas, cargas, quarks interagem é através de campos. Nestes campos existiriam partículas virtuais (gráviton virtual, fóton virtual e glúon virtual) que seriam responsáveis por "avisar" a outra massa/carga/quarks a existência de um campo naquela região do espaço.

Tá, sei que está confuso!
Então, não vou tentar explicar muito além disso aqui, até porque meu conhecimento nesta área é limitado.

Resumindo: as partículas virtuais existem em uma região do espaço onde existem campos (como o campo gravitacional ou o campo eletromagnético).

Se alguém quiser ler mais sobre estas partículas virtuais recomendo dois livros:
Alice no País do Quantum e O Mágico dos Quarks

Ah! Cabe dizer também que o vácuo não é um nada. No vácuo existe todo um mundo de partícular virtuais e sub-partículas que se criam e se aniquilam quase que instantaneamente.

Tá! Parei.

quinta-feira, 8 de setembro de 2011

Freios da moto: Por que o freio da frente é mais "forte"?

Todos que andam de motocicleta sabem que o freio da frente é mais intenso, além de não derrapar em uma frenagem.

Mas a que se deve este fato?

A moto movimenta-se com uma velocidade que pode ser aplicada ao seu centro de massa, como mostra a figura.


O centro de massa o centro de toda a distribuição de massa de um corpo.

Quando a moto for freada ocorre uma inércia do seu centro de massa, mas, como a moto está em contato com o asfalto através das rodas, ela irá formar um eixo de giro, através do qual o "peso" será deslocado para a frente. Isto devido a inércia.


Dizemos que a moto sofre um torque, que é o equivalente a uma força de rotação.

O atrito da moto, que irá parará-la, depende do contato das rodas desta com o asfalto. Isto, pois a força de atrito (cinética ou estática) é numericamente igual ao produto do coeficiente de atrito, caracterizado entre os materiais em contato, e a força normal.

f = μN

A normal é uma força de contato perpendicular às superfícies em contato.

Com a tendência de giro da moto o contato da roda da frente com o asfalto aumenta muito mais do que o contato da roda de trás, ou seja, a força normal.

Assim sendo, frear com o freio dianteiro será mais efetivo, pois se conseguirá uma maior força de atrito entre o pneu e o asfalto, pois possui maior força normal na roda dianteira.

Também explica o porque a moto derrapa mais ao ser freada com o freio traseiro, pois teremos menos contato entre as superfícies, diminuindo a força de atrito.

quarta-feira, 15 de junho de 2011

Por que o aspecto da lua fica avermelhado em um eclipse lunar total?

No início desta noite de 15/6/2011 o Brasil observou um eclipse total da lua.

Neste tipo de eclipse, em seu ápice, a lua não fica totalmente escura, fica avermelhada.

Este fenômeno ocorre devido à luz do sol que passa pela atmosfera terrestre para atingir a lua. A luz azul do espectro luminoso sofre o fenômeno de espalhamento devido ao oxigênio presente na atmosfera.
Fenômeno este que é responsável por vermos o céu azul. Pois o oxigênio da camada de ozônio espalha a luz azul, absorvendo e reemitindo em todas as direções.

Sendo assim, a lua receberá em maior quantidade a luz vermelha (o outro extremo do espectro luminoso).


Por isso o pôr-do-sol também possui esta coloração avermelhada, pois, como a luz do sol precisa percorrer mais tempo na atmosfera, mais luz azul é espalhada.

Na internet vejo explicações erradas para este fenômeno, apontando para o fenômeno de dispersão da luz, que seria a separação das cores, como em um prisma.

Algumas imagens mostram o fenômeno de dispersão de forma errada, como nesta abaixo.


A ordem de cores está trocada, onde temos o azul, deveríamos ter o vermelho, pois a cor vermelha é a que menos sofre a refração, sofrendo menor desvio.
O que vemos na imagem é a cor vermelha sofrendo MAIOR desvio.

O correto da luz quando entra na atmosfera terrestre é como mostra esta imagem.


Exatamente como ocorre em um prisma:


Onda a luz vermelha desvia menos da luz branca que incide sobre a superfície.

Quanto maior a frequencia de uma cor maior o índice de refração. Se o índice de refração é maior, maior será o desvio.
A cor vermelha possui menor frequencia, logo sofre menor desvio.

A refração ocorre devido à mudança na velocidade da luz quando esta troca de meio, a consequência é um desvio.

Também observamos este mesmo erro neste programa desenvolvido pela UFRGS:

É muito interessante o programa, só peca nesta explicação do fenômeno da lua avermelhada durante um eclipse.

REFERÊNCIAS:



quinta-feira, 26 de maio de 2011

Robô que escala paredes


Só achei um erro na reportagem:

A vantagem deste método em relação à sucção é que o objeto fica pairando sobre a superfície a uma distancia minúscula (25 μm), sem jamais tocar nela, permitindo que o robô ande livremente sem gerar atrito
.
Se não gera atrito, qual a força que sustenta o peso?!

Pois, ao escalarmos uma superfície vertical (parede) precisamos vencer a força peso com uma outra força orientada para cima, normalmente agarrando-se à superfície ou através de um atrito entre a superfície e o corpo (que também pode ser entendido como um "agarre" entre as superfícies).
Isto é o que chamamos de equilíbrio translacional, ou seja, para que algo tenha um equilíbrio de translação é necessário que as forças se anulem.

Então não há como eliminar o atrito.
Aliás, o atrito é aumentado devido ao princípio de Bernoulli.

O princípio de Bernoulli diz que quanto maior a velocidade menor a pressão (e vise-versa).
Assim, o robô é "apertado" contra a parede, pois na região abaixo dele tem uma menor pressão, então a pressão atmosférica empurra ele contra a parede, pois é maior.

Mas esta força é horizontal e para sustentar o peso, que é uma força vertical para baixo, preciso de uma força vertical para cima.

Esta força vertical para cima é o atrito.

O atrito depende dos materiais que estão em contato (coeficiente de atrito), mas também depende de uma força de contato entre a superfícies (normal).

Neste caso o princípio de Bernoulli aumenta a força de contato ente o robô e a superfície e, consequentemente, a força de atrito.

Aceito que a força de "sucção" até ajude a sustentar o peso, mas apenas para o equilíbrio de rotação. Pois o robô tenderia a girar ao cair. Isso a força de "sucção" pode auxiliar.
Mas mesmo assim, ele poderia cair deslizando pela parede, sem girar, e apenas o atrito conseguiria segurá-lo.

ARTIGO ORIGINAL:

terça-feira, 10 de maio de 2011

Atrito e tração de automóveis

O sentido da força de atrito sempre é uma questão intrigante e complicada.

Temos que o atrito tem sentido contrário à tentativa de deslizamento entre as superfícies em contato.
Digo tentativa, pois quando temos atrito estático não há deslizamento das superfícies, apenas uma tentativa, uma tendência.

Então, quando o atrito é cinético, ou seja, há deslizamento entre as superfícies em contato, a força de atrito tem sentido contrário ao sentido de movimento do corpo.

Mas quando o atrito é estático as coisas não são tão simples, pois podemos ter um atrito motor envolvido.

Vamos pensar em um automóvel.

Uma roda de tração motora empurra o chão para trás para que o carro se mova para a frente.


A tentativa de deslizamento é para trás, pois o pneu força o chão neste sentido, logo, o atrito é para frente. Chamamos este atrito que é na mesma direção de movimento de atrito motor.

Atrito motor é aquele que pode movimentar um corpo, como caminhar ou nas rodas de um automóvel que transmitem a força do motor.

Em uma roda sem tração a inércia tende a manter a roda parada e a roda tenta deslizar para frente, embora acabe por girar.

Seria equivalente se tivessemos um corpo que não pudesse girar livremente. Pois, por exemplo, quando empurramos um automóvel para frente, forçamos as rodas a se moverem para frente e é como se estivessemos forçando o pneu a deslizar sobre o asfalto para a frente, embora o pneu acabe girando.

Este é um atrito estático que atrapalha o movimento.
Não é um atrito motor.

Como ficaria então um carro com tração traseira, dianteira e nas 4 rodas em relação ao atrito entre o pneu e o asfalto?

No automóvel de tração traseira as rodas motoras são as traseiras (como sugere o nome) e as da frente são "arrastadas", então teríamos algo como a figura abaixo.
Em um automóvel com tração dianteira temos a situação contrária da anterior. Ou seja, as rodas dianteiras são as motoras e as traseiras são "arrastadas".
Já em um carro com tração nas 4 rodas todas são motoras.

Quando digo "arrastadas", entre aspas, é porque não é atrito cinético. Logo, não há deslizamento entre as superfícies.

Vantagens e desvantagens dos tipos de tração:

- Uma tração traseira é melhor frente a uma dianteira em relação a força transmitida ao asfalto. Isto, pois quando aceleramos um automóvel tende a deslocar o seu peso para a parte traseira, devido à inércia, aumentando a força de atrito com o chão na roda motora.

- Uma tração dianteira é melhor frente a uma traseira em relação a estabilidade. Pois, quando o automóvel perder o atrito estático com o chão, entrando em um atrito cinético, ao transmitirmos uma força na parte dianteira do veículo, este puxará o restante do veículo, alinhando na direção de movimento. Caso contrário, se a força fosse aplicada atrás, empurraríamos o automóvel e se a dianteira não estivesse em um atrito estático com o asfalto o carro tenderia a seguir na direção em que aponta a dianteira e não a do eixo traseiro, o qual está sendo aplicada a força.

- A tração nas 4 rodas busca equilibrar os dois efeitos discutidos acima.

segunda-feira, 9 de maio de 2011

Hubble Ultra Deep Field

Entre 2003 e 2004 cientistas elegeram a região do céu mais vazia, sem estrelas ou galáxias, e apontaram o telescópio Hubble para esta região batendo uma foto de aproximadamente 4 meses de exposição.

O que vemos não são estrelas, mas sim milhões de galáxias com bilhões de estrelas em cada uma delas.

Mas, por que bater uma foto onde a lente da máquina fica aberta durante 4 meses?

É o que temos que fazer para bater fotos de galáxias. Principalmente as mais distantes.
Isto, pois a luminosidade que recebemos destas galáxias é muito pouco intensa.

Aliás, muitas destas galáxias provavelmente nem existam mais.
Pois, segundo a relatividade, quando observamos o espaço estamos observando o espaço-tempo e a luz leva um tempo até chegar à nós, isto devido à constância da velocidade da luz.
No caso do Hubble Ultra Deep Field, as galáxias observadas são muito antigas, beirando os 13 bilhões de anos, muito próximas da idade do universo, ou seja, do big bang.

Agora me diga, você não acredita que exista vida inteligente em outro planeta?

A região mais "vazia" do céu com milhões de galáxias e cada uma delas com bilhões de estrelas.
É muita pretensão nos acharmos tão especiais.

O que é questionável é se eles teriam tecnologia ou conhecimento para nos visitar.
Mas espero que eles sejam realmente mais inteligentes que nós e que já tenham descoberto fenômenos físicos que nós nem sonhamos com a nossa física atual.

Digo atual, pois a renovação é característica da ciência.
Sempre aprimoramos, melhoramos.

Mais:

sábado, 30 de abril de 2011

Diferença entre força centrípeta e força centrífuga

Esta semana apareceu em alguns trabalhos de alunos o termo força centrífuga.

Acontece que a força centrífuga é uma força "fictícia" devido à inércia.

Ela ocorre apenas em um referencial em movimento circular e é a força que nos "puxa" para o lado de fora da curva.

Na verdade nada nos puxa para o lado de fora da curva, o que experimentamos é a ação da inércia que está buscando nos manter em uma trajetória retilínea, dando a falsa impressão de que uma força nos puxa para fora da curva.

O que realmente age sobre nós é a força centrípeta, nos tirando da trajetória retilínea. Como uma pedra presa a um barbante, o qual fazemos girar em uma trajetória circular, a corda puxa a pedra.


A força centrífuga pode ser usada em alguns fenômenos para explicá-los mais facilmente, mas ainda assim não deixa de ser apenas a ação da inércia sobre o corpo.

Como por exemplo a máquina de lavar roupas que centrifuga as roupas.
As gotas de água que estão na roupa são "centrifugadas", pois no tambor da máquina de lavar existem pequenos buracos que permitem que a água siga uma trajetória retilínea, separando a água das roupas.

terça-feira, 26 de abril de 2011

25 anos do desastre de Chernobyl

Há exatamente 25 anos atrás o mundo observava o maior desastre nuclear da história da humanidade, o desastre na usina de Chernobyl na Ucrânia.

Monumento em homenagem as vítimas de Chernobyl

Hoje observamos tudo que ocorreu no Japão e tememos cada vez mais os efeitos da radioatividade.

Basicamente a radiação se divide em dois tipos:

A radiação ionizante, que possui energia suficiente para arrancar elétrons de materiais, efeito este denominado de efeito fotoelétrico que foi explicado por Einstein em 1905.
E a radiação não-ionizante, que não possui poder de ionização de materiais.

A imagem a seguir demonstra os tipos de radiação eletromagnéticas e suas frequências (e consequente energia, pois são proporcionais):

Como observamos a radiação ultravioleta já apresenta algum risco à saúde, por isso devemos nos proteger do sol nos horários de maior incidência solar.
Também é possível observar que uma onda de microondas não é ionizante, ou seja, não apresenta riscos aos seres vivos (excetos queimaduras leves).

Uma radiação eletromagnética ionizante pode produzir radicais livres no corpo ou alterar diretamente a extrutura do DNA, produzindo alterações genéticas.
Isto devido à grande energia destas ondas.
Núcleos atômicos eventualmente podem emitir estas radiações.

Além do perigo das ondas ionizantes, elementos pesados utilizados nas usinas nucleares emitem espontaneamente a radiação alfa e a radiação beta.

A radiação alfa é basicamente um núcleo de hélio (dois prótons e dois nêutrons) e é emitida devido a um rearranjo energético do átomo, que sempre busca a menor energia.

A radiação beta é um elétron que é emitido do núcleo devido a um nêutron que dá origem a um próton, um elétron e um neutrino. Também ocorre devido a uma busca do átomo por um arranjo de menor energia.

Estas emissões de partículas alfa e beta transformam um elemento químico em outro e este processo é chamado de decaimento radioativo.

O tempo que uma determinada amostra leva pra ter metade dos seus átomos de um determinado elemento transformado em outro é chamado de tempo de meia-vida.

Com tantos tipos de radiações temos um grande perigo quando somos expostos à ambientes com elementos radioativos.
No caso de uma explosão de reator, uma núvem de elementos radioativos pode se espalhar pelos arredores da usina e, muitas vezes, atingir grandes distâncias.

A nuvem radioativa da explosão do reator em Chernobyl atingiu grande parte da europa e seus efeitos ainda são sentidos, até por causa do tempo de meia vida dos elementos lançados na atmosfera.

MAIS:

segunda-feira, 25 de abril de 2011

"A terra é azul!"

Em 12 de abril de 1961 o cosmonauta Yuri Gagarin fez o primeiro vôo tripulado por um humano fora da atmosfera terrestre.

Já se foram 50 anos e para celebrar posto aqui um texto do autor Luís Fernando Veríssimo.

Não há nada que um astronauta faz que um robô não possa fazer melhor. Antes do Gagarin os russos já tinham lançado o Sputnik. Uma câmara monta num Sputnik aperfeiçoado faria o trabalho do Gagarin. Mas o Sputnik representava só a capacidade dos técnicos soviéticos. O Gagarin não, o Gagarin representava a humanidade. Tinha uma cara e um coração. Não apenas via a Terra como se emocionava com o que via. “A terra é azul!” exclamou. Foi o primeiro da sua espécie, da nossa espécie, a se desprender da atmosfera e ver a Terra de longe. E nunca mais fomos os mesmos.

Luís Fernando Veríssimo

Para pensar

As distâncias não são grandes: nós somos pequenos...
Que culpa têm disso os espaços siderais?

Mário Quintana

quinta-feira, 21 de abril de 2011

Cenas Discutidas: "Planeta dos Macacos"

Trailer do filme original de 1968 com Charlton Heston:


No filme Planeta dos Macacos uma nave espacial americana viaja pelo espaço e cai em um planeta estranho, dominado por macacos onde os humanos são animais. O trailer mostra bem isso.

Não querendo estragar o filme para quem não viu, mas já estragando...

O astronauta descobre estar no planeta Terra, onde em algum momento a humanidade perdeu o controle do planeta para os macacos, que aliás é o tema do novo filme.

Ele passa tempo em uma viagem espacial em uma alta velocidade, e a relatividade prevê que o tempo passa mais devagar quando estamos em um referencial com uma velocidade próxima a velocidade da luz.

Sendo assim, para quem estava viajando na nave o tempo foi pouco, as pessoas envelheceram pouco, enquanto para quem estava na Terra o tempo passou mais rápido, devido à baixa velocidade do planeta em comparação à velocidade da luz.
Sendo assim, enquanto a espaçonave viajava por pouco tempo, alguns anos, para os seus tripulantes, na Terra houve mudanças drásticas devido ao grande período de tempo que se passou.

Aproveitando para divulgar o novo filme que sai este ano e conta o que nenhum outro e nem a série contou, como foi a decadência da humanidade.


Leia mais sobre relatividade neste blog:

domingo, 17 de abril de 2011

Atrito: quem irá parar antes?

Dois carros, um mais pesado (ou mais massivo) que o outro, estão em movimento com a mesma velocidade e freiam.

Quem irá parar antes?
O mais pesado ou o menos pesado?

Esta dúvida surgiu em uma aula de física, sendo formulada por um aluno.

A força de atrito depende do peso, pois

f = μN

Onde:
f - força de atrito (no caso o atrito estático máximo ou o cinético);
μ - coeficiente de atrito (depende dos materiais em contato);
N - força normal à superfície de contato.

A força normal depende do peso, sendo que quando o corpo, no caso o carro, estiver na horizontal o atrito será igual ao peso.

O peso é igual a massa multiplicada pela gravidade.

Sendo assim, se os carros estiverem em uma superfície horizontal, podemos dizer que:

f = μP

Trocando a força normal à superfície pelo peso.

Logo, a força de atrito será maior quanto maior for o peso do corpo, no caso o carro.

A questão é quem irá parar antes.

Pela segunda lei de Newton, temos que:

Fr = ma

No caso a única força é o atrito, logo ele é a força resultante, então temos que:

f = ma

ou,

μP = ma

Substituindo o peso pelo produto da massa pela gravidade:

μ(mg) = ma

A massa aparece de ambos os lados da equação, podendo ser cancelada:

μg = a

Concluímos que a massa dos carros não importa, logo, eles irão parar ao mesmo tempo, pois terão o mesmo valor de aceleração.

quinta-feira, 31 de março de 2011

Variação no campo gravitacional do planeta

Neste vídeo divulgado hoje (31/3/2011) pela Agência Espacial Européia podemos ver a variação gravitacional no planeta:


As regiões azuis indicam menor gravidade, enquanto as regiões vermelhas e amarelas indicam maior intensidade do campo gravitacional.

O campo gravitacional terrestre varia com a altitude, sendo menos intenso em regiões mais altas. Pois, segundo a lei da gravitação universal de Newton a força gravitacinal diminui com o quadrado da distância (inversamente proporcional ao quadrado da distância).

Também influencia na gravidade a latitude, sendo mais intenso próximo aos pólos. Pois, devido ao movimento de rotação da Terra, teremos uma força inercial conhecida como força centrífuga, que age com maior intensidade no equador, sendo assim, diminuindo o efeito da gravidade (força resultante).

Outra influência é a presença de metais pesados ou rochas nas regiões com maior ação gravitacional.
Como sabemos pela gravitação universal, a gravidade é influenciada pelas massas dos corpos e localmente a massa da Terra será levemente diferente.

O formato geóide da Terra também pode ser visualizado no vídeo.

REFERÊNCIAS:

domingo, 27 de março de 2011

A queda de um prédio sobre uma cadeira

Estes tempos fui indagado em sala de aula sobre esta situação e pouco antes da indagação um amigo havia me enviado esta imagem.

Bom, espero que todos saibam que o nosso amigo da imagem irá morrer ou no mínimo se quebrar bastante.

Digamos que na queda ambos objetos adquiram uma grande velocidade e que elas sejam iguais.
Poderia afirmar que a velocidade deles seria igual pois a gravidade é a mesma para ambos, mas em uma queda real a influência do ar é importante.

Ignorando a influência da forma do objeto, os corpos mais pesados sempre caem antes.
Isto, pois sofrem menor efeito da resistência do ar.
No vácuo eles cairiam ao mesmo tempo, independentemente de suas massas, como expressou Galileu em seus trabalhos. E só para constar, Galileu nunca fez o experimento da Torre de Pisa, pois ele sabia que o mais pesado atinge o chão primeiro.

Mas voltando ao nosso problema.
A cadeira e o nosso amigo caem a mesma velocidade até que instantes antes do choque com o chão o nosso amigo pula da cadeira. Temos duas situações: uma antes do salto e outra após. Mas uma coisa é certa, a quantidade de movimento do nosso sistema cadeira-homem irá se conservar. A quantidade de movimento é o produto da massa com a velocidade de um corpo.

Como a cadeira não está fixa no chão, a força que o homem aplica na cadeira no momento do salto aumenta a velocidade da cadeira e, pela lei da ação e reação, esta mesma força é aplicada no homem para que diminurá um pouco a sua velocidade.

Para que uma pessoa consiga pular precisa aplicar no mínimo uma força maior do que o próprio peso, que seria o valor da massa multiplicado pela aceleração da gravidade.

Uma outra grandeza que está relacionada à quantidade de movimento é o impulso. Chamamos de impulso o produto da força pelo tempo de aplicação desta força e ele é igual a variação da quantidade de movimento de um corpo.

Digamos que o homem tenha aplicado uma força de 1000 N para o seu salto (maior que o seu peso para qualquer massa menor que 100 kg, considerando a aceleração da gravidade de 10 m/s²). Supondo um tempo de aplicação desta força da ordem de milisegundos, o impulso será de:

1000*0,001 = 1 Ns

Onde Ns é Newton*segundo.

Se a massa do homem for de 80 kg e supondo que ele estava com uma velocidade de 100 m/s na direção do solo, teremos:

-1 = 80*vfinal - 80*vinicial

(Sinal negativo, pois é para o lado contrário da velocidade)

-1 = 80*vfinal - 80*100

... (resumindo) ...

vfinal = 99,98 m/s

Ou seja, continuará se estoporando no chão com uma grande velocidade!

Uma coisa importante é que a massa da cadeira só modificará o aumento na sua própria velocidade e não modificará nada para o homem. Logo, poderia ser qualquer objeto.

REFERÊNCIAS:

sábado, 26 de março de 2011

Teorema das cascas esféricas

O texto é do livro "Forças Fatais" da editora Saber Horrível

Não viso difamar o livro, pelo contrário. É um livro de divulgação científica com uma linguagem muito boa e simplificada.

O que não posso concordar é com um erro como o do texto marcado.

Provavelmente o autor se baseia na equação da gravitação universal de Isaac Newton:

r nesta equação é a distância entre os centros de massas dos corpos e como ao atingir o centro da Terra a distância será zero a força gravitacional tenderá ao infinito, ou seja, será muito intensa.

Mas o mesmo Newton em seus livros (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) estruturou o teorema das cascas esféricas.

Este teorema envolve cálculo integral (que aliás, Isaac Newton foi um dos pais juntamente com Leibniz) e não é meu objetivo neste blog aprofundar a física em discussões numéricas avançadas ou em uma linguagem que chamaria de fisiquês, mesmo que por muitas vezes pareça.

Este teorema diz que um corpo dentro de uma esfera oca não sentirá os efeitos da força gravitacional desta esfera. Ou seja, a medida que entramos para dentro do planeta poderemos ignorar a atração gravitacional de toda uma porção esférica de planeta que deixamos para trás. Sendo assim, a força gravitacional diminuiria a medida que nos aproximamos do centro do planeta e no interior dele (se fosse possível chegar lá) a atração gravitacional seria ZERO, pois toda a massa do planeta corresponderia a uma esfera a qual estaríamos dentro.

Isto é uma espécie de Gaiola de Faraday para a gravitação.
A Gaiola de Faraday diz que o campo elétrico no interior de um condutor é nulo, possuindo assim efeitos de blindagem elétrica. Mas este é outro assunto.

REFERÊNCIAS:

terça-feira, 15 de março de 2011

Deslocamento do eixo de rotação e terremotos

O terremoto no Japão (11/3/2011) deslocou o eixo de rotação da Terra em mais de 10 cm.

A Terra possui dois movimentos famosos: translação e rotação.
A medida que vai fazendo o seu giro ao redor do Sol (anos), ela dá voltas em torno de si (dias).

O eixo de rotação da Terra possui uma inclinação de cerca de 23,5°. Esta inclinação nos permite ter variações climáticas no nosso planeta ao longo de um ano conhecidas como estações do ano. Se é verão no hemisfério sul temos uma inclinação como a da figura, com o hemisfério sul direcionado para o Sol, graças ao eixo de rotação terrestre.


Mas como pode um terremoto deslocar o eixo de rotação da Terra?

O terremoto movimenta uma grande quantidade de massa de um lado para o outro. E isso rearranja a distribuição de massa na Terra.

Esta redistribuição de massa altera uma característica física denominada momento de inércia.
O momento de inércia, quando em uma distribuição uniforme, controla a velocidade de rotação de um objeto. Como o exemplo de uma bailarina abrindo e fechando os braços.
Ou seja, o centro de distribuição de massa do nosso planeta foi alterado.

Mas mais do que controlar a velocidade de rotação, quando a distribuição de massa é alterada, isso modifica o eixo de rotação. Como um ventilador que teve uma de suas hélices amassada.



No vídeo o ventilador está sem uma de suas hélices, mas a idéia da variação da rotação é praticamente equivalente (pois foi alterado o momento de inércia do ventilador). Repare como ele perde aquele eixo estável o qual fazia sua rotação normal, isto porque o eixo deu um salto.

É importante salientar que esta mudança no eixo de rotação não afeta em nada o clima.
Isto porque a circunferência da Terra é da ordem de 40000 km. Logo, 10 cm comparados a 40000 km não são praticamente nada em termos físicos.
Pensando pelos graus de inclinação do eixo de rotação (23,5°), este teria sido alterado apenas na sua sétima casa decimal, ou seja, uma alteração muitíssimo pequena (ficaria algo como: 23,5000009°). Nada suficiente para modificar as estações do ano.

REFERÊNCIAS:

sábado, 12 de março de 2011

Tsunami no Japão (11/3/2011)

A catástrofe no Japão foi precedida de um terremoto, como quase todos os tsunamis, matou pelo menos 500 pessoas, com outras 10.000 desaparecidas e causou muita destruição no país.

Bom Dia Brasil (11/3/2011):

Mas sobre os tsunamis eles são gerados normalmente por terremotos que deslocam uma grande porção de terra no fundo dos oceanos obrigando às águas a subirem acima do seu nível, gerando uma onda destrutiva que se propaga bi-dimensionalmente podendo afetar vários países ao mesmo tempo.

Outras formas de se gerar um tsunami é a queda de grandes meteoritos nos oceanos e a erupção de vulcões marítimos.

Sempre nos lembramos de um tsunami por seu tamanho, podendo chegar a vários metros de altura. No Japão este tsunami atingiu cerca de 10 metros de altura.
Mas no entanto, surfistas surfam ondas de mais de 30 metros de altura, como no vídeo.


Detalhe que esta onda do vídeo não é um tsunami. É uma onda gerada pelos ventos de tempestades oceânicas, ou seja, uma onda "normal".
Tsunamis não "quebram" como uma onda de rebentação (ondas normais).

Logo, o tsunami não é conhecido por sua altura (característica física denominada amplitude). Mas sim, pelo seu comprimento de onda, ou seja, a sua extensão.
O comprimento de onda de um tsunami pode passar de 10 km, enquanto uma onda de rebentação atinge apenas poucos metros.

Outra característica importante que distingue um tsunami de uma onda normal é o período (tempo de oscilação). O tsunami é uma onda que possui períodos de minutos, podendo chegar até a horas, enquanto uma onda de rebentação pode atingir no máximo pouco mais de 10 segundos.
O período seria o tempo que uma onda leva para completar uma oscilação completa. Neste tempo, passa um comprimento de onda inteiro por um ponto fixo no espaço. Logo, comprimento de onda e período possuem uma relação íntima.

Os tsunamis também possuem uma velocidade de propagação em alto-mar muito maior do que uma onda normal. Enquanto uma onda normal pode chegar a até 100 km/h, um tsunami atinge velocidades de até 900 km/h. Podendo levar destruição à países poucas horas após a sua formação.

Ao se aproximar da costa terrestre o tsunami é forçado a subir devido à diminuição da profundidade, aumentando assim sua amplitude.

Ele também diminuirá sua velocidade de propagação, e pela relação:

v = λf

Onde λ é o comprimento de onda, f a frequência desta onda (o inverso do período f = 1/T) e v a velocidade de propagação.

Teremos que o comprimento de onda também diminuirá, pois a frequência (período) se manterá inalterada. Isto pois, a frequência é como a identidade de uma onda, sendo definida na sua criação.

REFERÊNCIAS:

quarta-feira, 9 de março de 2011

O grande Universo

O quão grande é grande em se tratando do Universo?! Separei alguns vídeos pra tentar exemplificar isso. Os quais acho geniais!!

Dúvidas?!

Postem aí!!

Planets and Star (comparação em escala):

Escala do Universo partindo do planeta Terra:

O Pálido Ponto Azul (Carl Sagan):

Preste muita atenção nos vídeos.

O primeiro é intrigante em mostrar a Terra desaparecer frenta ao Sol e depois este frente a estrelas maiores ainda.

O segundo podemos perceber a ação do tempo. Nosso "horizonte".

O terceiro nos faz refletir. E acho fantástico.

sexta-feira, 25 de fevereiro de 2011

Moto-perpétuo: Carro Magnético

Observando a imagem pensamos... mas isso faz sentido!

Mas se fosse possível, como não utilizaríamos como veículo?!

Simples!! Não é possível. Quebra uma lei básica da física e uma das mais importantes, a conservação da energia.

Todo moto-perpétuo busca uma máquina que funcione para sempre.
Mas devido às forças dissipativas, sempre perdemos energia. E a energia só pode ser transformada, nunca criada.

No caso do nosso "Carro Magnético", ele não funciona, pois as forças de ação e reação são ditas forças internas, ou seja, ocorrem dentro do mesmo corpo.

Como as forças de ação em reação são iguais em direção e, principalmente, em intensidade, e ainda opostas em sentido. Então, ambas irão se anular. Pois, por possuírem sentidos opostos e mesma intensidade e ainda estando em um mesmo corpo uma "puxaria" e a outra "puxaria de volta" com a mesma intensidade de força.

quinta-feira, 24 de fevereiro de 2011

Microgravidade

Recebi este vídeo de um ex-professor da faculdade, Fernando Lang.
As explicações também são dele.
Ahn... ok! Físicos são pessoas especiais que não tiveram infância e querem brincar com brinquedos caros.


Muito interessante esse filme em "microgravidade"!
Uma bela motivação para discutir com nossos alunos. É importante alertar para eles que o local onde se encontra a Estação Espacial é bem próximo da Terra, a apenas 360 km da superfície, e que, portanto, a intensidade do campo gravitacional lá é de fato cerca de 8,8 N/kg ou 8,8 m/s². Entretanto, como a Estação está acelerada a 8,8 m/s², há sobre cada objeto no interior da Estação (no sistema sistema de referência da Estação), uma força inercial que somada à força gravitacional que a Terra exerce, fornece uma força resultante (quase) nula.
Na verdade somente há um ponto dentro da Estação onde efetivamente a resultante é nula: no centro de massa da Estação. Em todos os outros pontos da Estação, a resultante das duas forças não é nula e o nome que se dá para essa resultante é "força de maré". A orientação e a intensidade da "força de maré" dentro da Estação é variável e se a dimensão característica da Estação for cerca de 10 m, a intensidade máxima da "força de maré" será cerca de um milhão de vezes menor do que a força gravitacional. Daí a razão pela qual se denomina aquele ambiente de "laboratório de microgravidade" e não "laboratório de gravidade zero".

quarta-feira, 23 de fevereiro de 2011

Cenas Discutidas: "Matrix: Reloaded"


Ok! É a Matrix!
Podemos quebrar algumas leis da física nela.
Mas o que eu quero é ter espaço pra discussão destas leis.

Neo voar, supergolpes... mas... esquecemos um pouco da lei da inércia no momento em que o Neo impede a queda de Trinity.

Um choque na velocidade que o Neo estava contra a Trinity iria estraçalha-la. Pois a lei da inércia diz:

"Todo o corpo tende a manter o seu estado de movimento. Seja ele parado ou retilíneo com velocidade constante."

Pensando que horizontalmente a Trinity estava parada e foi alavancada por uma força de contato com Neo, então ela sofreu uma aceleração horizontal. Devido a alta velocidade de Neo esta aceleração seria gigantesca a ponto de que se ele deixasse ela cair no chão seria mais "macio".

A inércia impede que o corpo altere a sua velocidade instantaneamente, sempre haverá um tempo de aceleração. E durante este tempo de aceleração o corpo sofrerá uma força que quanto maior a aceleração mais intensa será a força.

Mas, como eu disse antes, é Matrix! Vamos supor que Neo, por ser o escolhido, possa quebrar inclusive a lei da inércia.

terça-feira, 22 de fevereiro de 2011

Cenas Discutidas: "007 - Um novo dia para morrer"



Não pretendo nem discutir o fato do carro ser invisível.
Já temos estudos nesta área (http://ciencia.hsw.uol.com.br/capa-da-invisibilidade.htm) e acredito que com o avanço da nanotecnologia teremos algo parecido com isso daqui a alguns bons anos.

Quero discutir a visão térmica que o inimigo do James Bond utiliza em seu carro.

Reparem na cena que o carro do Bond recém foi ligado.
Motores e peças de engrenagem aquecem rapidamente em um carro. Mas o espelho e outras partes da carroceria?
Na imagem da visão térmica aparece todo o carro com uma temperatura maior que a ambiente.


Todos os objetos que possuem uma temperatura maior do que o zero absoluto emitem radiação. E a visão térmica faz uso disso.

O corpo humano possui uma temperatura elevada em relação ao ambiente (37 °C comparados com a temperatura ambiente é uma grande diferença) e por isso percebemos bem a influência da visão térmica em pessoas.

Existem várias tecnologias de visão térmica, mas todas possuirão cores diferentes para realçar temperaturas diferentes.


Acredito que a cena estaria errada do ponto de vista físico. Pois, pela lei zero da termodinâmica o carro estando parado exposto ao ambiente ele adquiriria a sua temperatura (pelo menos o espelho que é bem externo) e, assim sendo, a visão térmica não diferenciaria algumas partes do veículo do ambiente, como acaba ocorrendo na cena.

segunda-feira, 14 de fevereiro de 2011

Tyche: o 9° planeta do nosso sistema (?)



Ao ler esta notícia reagi com estranheza.

Isto, pois em algum ponto da faculdade ouvi falar que se Júpiter fosse um pouco maior brilharia como uma estrela (e nosso sistema solar seria um sistema binário).

Então, como um planeta 4x maior que Júpiter não seria uma estrela?

Pesquisando sobre o assunto coletei algumas informações:

- Júpiter, Sol e Tyche são compostos basicamente de hidrogênio e hélio. Elementos básicos para a fusão nuclear;

- A densidade do Sol e de Júpiter são semelhantes: 1330 kg/m³;

- A massa de Júpiter é de 1,8986×1027 kg;

- O raio de Júpiter é de 71500 km;

- A massa crítica para que ocorra a fusão nuclear é cerca de 85x a massa de Júpiter.

Neste ponto, já possuímos a resposta do por que Tyche é um planeta (e por consequência, não brilha).
Pois, o que ele tem 4x a mais que Júpiter é a MASSA e não o tamanho. Logo, ele realmente não brilhará como uma estrela.

Mas mesmo assim fiquei curioso.
O quão grande um planeta deveria ser em TAMANHO para ser uma estrela?

Resolvi fazer um cálculo para responder a minha pergunta.

O cálculo é simples e parte da definição de densidade:

d = m/V

Supondo que este planeta/estrela tenha a mesma densidade de Júpiter (ou do Sol, pois são semelhantes) qual seria o RAIO (tamanho) deste?

d = 1330 kg/m³ (densidade de um planeta como Júpiter)

m = 85 x 1,8986×1027 kg = 1,61381×1029 kg (massa necessária para a fusão nuclear)

1330 = 1,61381×1029/V

V = 1,61381×1029/1330

V = 1,213×1026 m³ (volume necessário para a fusão nuclear em um planeta/estrela com a densidade de Júpiter)

Agora para calcular o raio, precisamos do volume de uma esfera (forma geométrica dos planetas/estrelas).

Vesfera = 4/3 x π

1,213×1026 = 1,333 x 3,141 R³

R³ = 2,897x1025

R = 3,071x108 m ou 307100 km

Como o raio de Júpiter é de 71500 km temos um planeta/estrela com

307100/71500 = 4,3 vezes o RAIO de Júpiter.

Se o raio de Júpiter fosse 4,3 vezes maior teríamos massa suficiente para iniciar a fusão de hidrogênio em hélio no seu núcleo e Júpiter seria uma estrela muito menor que o Sol, mas com um brilho considerável. Que a olho nú na superfície do nosso planeta seria bem maior que o brilho da Lua cheia.

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