100 Curiosidades da Fisica - Joao Batista Taranto Neto

Prévia do material em texto

AGRADECIMENTOS
À Regina, Francisco, Giovanna e João Paulo, por estarem sempre
presentes.
Aos professores e educadores, Beatriz Alvarenga, Wagner Eustáquio
Carvalho e Wagner Rocha, legendas que nortearam minha trajetória.
Ao Professor de Química e Engenheiro Alexandre Pinho, por
emprestar sua competência e disponibilidade, à revisão teórica deste
livro.
O AUTOR
João Batista Taranto Neto é Pós graduado em Docência no Ensino
Superior - Especialista em Aprendizagem Mediada pela Tecnologia -
pelo Centro Universitário Leonardo Da Vinci - Indaial - Santa
Catarina, Licenciado em Matemática/Física - Faculdade Newton
Paiva/UFMG. Diretor Geral da Taranto Educacional Consultoria e
Projetos, Professor de Física do Colégio N.S. Piedade em Belo
Horizonte, autor de vários livros de Física para o Ensino Médio,
adotados em Belo Horizonte, Rio de Janeiro e Juiz de Fora. Autor
dos projetos CH - – Coleção Hipermídia para Ciências e Matemática,
emfísica - Ensino Moderno de Física - MEC e Física no Parque
(objeto de reportagem da Rede Globo - Minas). Elaborador de provas
de Física para os vestibulares da Faculdade de Direito Milton
Campos - BH e Faculdade de Direito e Pedagogia de Mantena,
atuando também como Coordenador Geral do Vestibular. Formação
complementar: Exploring Inner and Out Space – Ph.D. Brian
O’Leary,– Astronauta do Projeto Apollo (NASA), Roteiros para
Criação de um Curso EAD, Recursos do Campus eV para EAD e O
Ambiente e-learning para Professores - Ph.D. Edgar Cardoso Neto e
vários outros cursos. Ex-professor de Física do CEM (Centro
Educacional Mineiro), CEFET, Promove, Marista D. Silvério,
Pitágoras, Anglo Vestibulares e outras boas escolas. Sócio -
Fundador e ex- diretor dos colégios Magnus e Sistema - Betim.
Palestras ministradas: “O novo ENEM/vestibular e o novo aluno”.
(SESI-COMAR – Belo Horizonte); “Uso de Tecnologia Computacional
no Ensino de Física.” (Encontro das Escolas Particulares do Brasil –
Caxambu). “A Evolução do Ensino de Física.” (Fundação CENEC –
Belo Horizonte).
PREFÁCIO
Sinto-me honrado em poder prestar uma pequena homenagem a
um grande amigo. Meu apreço, respeito e admiração a um
profissional que dedicou a sua vida a transmitir o seu saber, as
entrelinhas que permeiam as ciências da natureza, onde física,
química e biologia andam juntas, aos nossos queridos alunos.
Este livro é fruto desta longa experiência adquirida, vivenciada no
mundo acadêmico, em sala de aula, laboratórios e em muitos
experimentos. Apresenta-se com o objetivo de despertar nas
pessoas o prazer de ler, se instruir, compreender e interpretar
fenômenos nos quais nos deparamos em nosso dia a dia.
Os textos procuram destacar e abordar de maneira bem simples
situações que aparentemente são de difícil entendimento e
compreensão. Estimulam a fazer analogias, associar as
interdisciplinaridades, que muitas se fazem necessárias com a
possibilidade de transformar-se e atuar sobre o ambiente. Leva-nos a
desvendar, desmistificar alguns fenômenos, apresentando uma
linguagem clara que nos envolve a cada página, a querer ir sempre
além, descobrir cada vez mais e aprimorar nossos conhecimentos.
Nesta obra, o leitor não encontrará fórmulas ou equações, muitas
vezes utilizadas nos anos regulares de formação intelectual e
acadêmica que eram ferramentas necessárias para o aprendizado
naquele momento, e sim um olhar mais crítico, observador, visto de
outro ângulo, outra forma de analisar, perceber, interpretar e expor as
ideias para a fácil compreensão dos fenômenos apresentados.
Belo Horizonte, abril de 2016
Alexandre Pinho
ÍNDICE
1. Beber bebida alcoólica com canudinho embriaga a pessoa mais
rápido do que beber diretamente no copo?
2. Por que a bola de futebol costuma fazer curva no ar após ser
chutada?
3. Quando o sinal fica amarelo é melhor acelerar ou frear?
4. Por que nossos olhos aparecem vermelhos, numa foto tirada com
flash?
5. Por que é difícil emagrecer 10 Kg em um mês?
6. Por que os pneus de Fórmula 1 são tão largos?
7. Como se formam as Auroras Boreal e Austral?
8. Como se formam as Brisas Marítimas?
9. O que é Centro de Gravidade de um corpo?
10. Como funciona o controle remoto?
11. Por que a dilatação da água é dita anômala?
12. O que é Efeito Doppler?
13. O que é o Efeito Estufa?
14.1 Kg de algodão e 1 Kg de chumbo: para que lado a balança vai
pender?
15. Por que a borracha apaga o lápis?
16. Qual é a diferença entre o aerofólio usado na Fórmula 1 e as
asas de um avião?
17. Como funciona o GPS?
18. O que é Imponderabilidade?
19. Como funciona nosso ouvido?
20. O que é LED?
21. O que é Manto da Invisibilidade?
22. Como a bailarina altera sua velocidade de rotação?
23. Por que é improvável a existência de gigantes no mundo em que
vivemos?
24. O que é mais importante num automóvel: Potência ou Torque?
25. Por que uma lataria mais macia nos protege mais dentro de um
automóvel?
26. Como funcionam os dispositivos de fiscalização eletrônica de
trânsito fixos ou “pardal”?
27. Por que uma brisa fez cair a Ponte de Tacoma nos E.U.A.?
28. O que é a Tsunami?
29. Como funcionam as usinas nucleares?
30. Por que o pão fica duro de um dia para o outro se não for
guardado dentro de um saco plástico?
31. Por que, quando retiramos a garrafa do congelador, com a
cerveja ainda líquida, ela pode congelar em contato com nossas
mãos?
32. Por que o gelo cola nas mãos?
33. Por que os pássaros não morrem ao pousar em um fio de alta
tensão?
34. Por que os satélites costumam ser lançados próximos à linha do
equador?
35. Por que o leite transborda quando ferve e a água não?
36. Como um barco a vela consegue navegar contra o vento?
37. Como o corpo humano regula sua temperatura durante uma
atividade física?
38. Por que o sabão tira a sujeira das roupas?
39. Como funciona o silenciador de armas?
40. Por que a água apaga o fogo?
41. É possível uma pessoa sair de uma areia movediça segurando
num galho, como nos filmes?
42. O herói de ficção dos desenhos animados He-Man levanta a
espada e brada: “ - Eu tenho a força! ” Isto é fisicamente correto?
43. Por que as cores escolhidas para o semáforo foram o verde, o
amarelo e o vermelho?
44. Como funcionam os bafômetros?
45. O que é fogo?
46. Como funciona o detector de mentiras?
47. Como são lidos os dados das tarjas magnéticas dos cartões?
48. Como surgiram os calendários e o ano bissexto?
49. Por que se usa sal para derreter a neve?
50. Tomar bebida alcoólica no avião embriaga mais rápido?
51. Por que o grão de milho estoura e vira pipoca?
52. A Lua influencia no crescimento do cabelo?
53. Por que quando o professor quebra o giz e escreve no quadro,
não escutamos mais o barulho agudo insuportável?
54. O que nasceu primeiro, o ovo ou a galinha?
55. Porque ao pegarmos na maçaneta de metal ela parece estar
mais fria que a porta de madeira?
56. Por que podemos nos “refrescar” abanando com um leque?
57. Por que é mais conveniente usarmos gelo a 0ºC do que água a
0ºC para resfriarmos uma bebida?
58. Como os pássaros voam?
59. O que é a Luz Negra?
60. Por que o céu é azul, o por do Sol avermelhado e a cerração
branca?
61. Se os livros de Física afirmam que é mais aconselhável usar
roupas brancas em dias quentes, por que os beduínos usam roupas
escuras no deserto?
62. Como Eratóstenes determinou a circunferência da Terra no
século III a. C.?
63. Por que temos a impressão de ouvir o barulho do mar quando
encostamos o ouvido em uma concha?
64. Por que nos museus é proibido fotografar com flash?
65. Sapatos de salto alto prejudicam a saúde?
66. Por que dentro de um carro estamos protegidos contra descargas
elétricas numa tempestade?
67. O que faz o organismo elevar a sua temperatura, tornando-se
febril, para combater as infecções?
68. A que distância dos olhos de uma pessoa fica o horizonte?
69. O que é um Buraco Negro?
70. O que é o Grande Colisor de Hadrons (LHC)?
71. O que são miragens?
72. Como funcionam os cinemas 3D?
73. Como funcionarão os computadores quânticos?
74. Universos paralelos realmente existem?
75. O que é o tele transporte?
76. Como funciona o acendedor elétrico de fogãoa gás?
77. Por que temos a impressão que as estrelas piscam?
78. Por que temos dificuldade quando fechamos a porta da geladeira
e logo depois tentamos abri-la novamente?
79. Como as lâmpadas de um poste de rua acendem e apagam
automaticamente?
80. Por que as probabilidades de sobrevivência são as mesmas se
cairmos de um andar a 50m do solo, sem paraquedas, ou de um
avião a 3 000m de altura?
81. Por que sobre o avião de combate americano ”Stealth” é invisível
para o radar?
82. Por que, mesmo quando a vela não esta de pé, a chama fica
para cima?
83. Por que a água mantida em recipientes de barro (bilha) fica
fresca?
84. Como é calculada a sensação térmica tão falada nos noticiários
da TV?
85. Por que o pão cai com a manteiga para baixo?
86. O timbre da voz muda ao ser gravada?
87. Por que o bafo é “quente” mas o sopro é “geladinho”?
88. Alta voltagem realmente mata?
89. Por que a velocidade dos barcos é medida em nós?
90. Por que sentimos “frio” na barriga em descidas?
91. Como funcionam as latinhas que ficam geladas em apenas
alguns segundos?
92. Como funciona o sensor de chuva em carros?
93. Por que a bolha de sabão forma-se redonda e o balão de festas
não?
94. Como é gerada a eletricidade nos peixes elétricos?
95. Como funciona uma Fotocopiadora?
96. Como funciona um detector de metais?
97. Como funcionam as redes Wi-Fi?
98. Por que a ferroada de uma abelha dói tanto?
99. Por que os tecidos da camisa e do calção do uniforme de futebol
devem ser de materiais diferentes?
100. Como se forma o Arco-íris?
Um líquido consegue subir pelo canudinho porque diminuímos a
pressão na nossa boca e a pressão atmosférica, temporariamente
maior que a pressão no interior do canudinho, “empurra” a bebida
através dele. Quando tomamos uma bebida alcoólica com
canudinho, a pressão no interior da boca fica menor que a pressão
no copo. O álcool nesse caso vaporiza mais rápido, fazendo com que
uma parte dele seja absorvida pelo interior da boca. Vejamos por
que: qualquer substância pode ser sólida, líquida ou gasosa. Os
fatores que determinam em que estado de agregação em que ela se
encontra são a temperatura e a pressão. Variando-se estes valores,
pode haver uma transição de fase de agregação da substância. A
ilustração a seguir explica esse fato: um abaixamento de pressão,
como ocorre no interior da boca, pode levar o líquido ao estado de
vapor. Acompanhe a seta na ilustração.
Note que no gráfico denominado “Diagrama de Fases de
Agregação”, um par de valores de pressão e temperatura, nos
fornece o estado em que uma substância se encontra. Absorvido no
interior das “bochechas”, o álcool cai na corrente sanguínea
diretamente, e mesmo num percentual muito pequeno é absorvida
pelo organismo mais rapidamente que a outra parte ingerida através
do copo, que ainda vai passar pelo estômago. O resultado é que a
pessoa fica “alegre” mais rapidamente.
Às vezes, quando um jogador chuta a bola ela faz uma curva no
ar, em vez de seguir reto. Esse é o chamado “Efeito Magnus” e
acontece quando a bola é lançada pelo ar, girando rapidamente. Ele
foi observado pela primeira vez em 1852 pelo físico alemão Gustav
Magnus. O efeito depende da velocidade de rotação da bola e
também da quantidade de ar que a bola arrasta quando gira. Quanto
mais rugosa for a bola, mais ar ela arrasta e maior é o efeito. É por
isso que a bola de tênis é peluda. Enquanto a bola se move, ela
arrasta um pouco de ar que está passando por ela, durante os giros.
Uma das propriedades dos fluidos é que, quando a velocidade
aumenta, a pressão diminui (Princípio de Bernoulli).
No lado onde a bola e o vento se movem no mesmo sentido, a
velocidade é maior e a pressão é menor (na figura corresponde à
parte inferior da bola). Onde o vento se move em sentido contrário à
rotação da bola, a velocidade é menor e, consequentemente, a
pressão é maior (na figura corresponde à parte superior da bola). A
diferença de pressão faz surgir uma força que desvia a trajetória
original da bola e ela faz uma curva no ar.
Essa é uma situação que acontece no dia a dia, e que devemos
decidir em questão de segundos ou décimos de segundo. Como não
existe regulamentação no Código Brasileiro de Trânsito quanto o que
deve ser feito em caso da luz amarela, o Contran criou a Resolução
160, inciso II, em abril de 2004, regulamenta este tipo de sinalização.
Segundo o texto, a decisão de passar ou não o sinal amarelo tem
que ser do motorista, que precisa analisar tudo com rapidez, bom
senso e segurança. Conforme dicas do DETRAN MG, o ideal é que
os motoristas parem no sinal amarelo, sempre que for possível fazê-
lo, desde que esteja em segurança e desde que não venha nenhum
carro atrás em velocidade alta. Mas é preciso lembrar que não existe
desobediência ao sinal amarelo. O que o Contran diz sobre ele é
apenas uma recomendação. Exatamente por não existir
irregularidade, ninguém pode sofrer punição por atravessar uma via
no sinal amarelo. É claro que na hora não temos tempo para
cálculos, mas a partir de dados reais teremos uma ideia de como
devemos nos comportar nessa situação. Estamos dirigindo
tranquilamente e o sinal de trânsito à nossa frente passa do verde ao
amarelo. O que é melhor? Acelerar e tentar passar antes dele ficar
vermelho ou frear e parar sem avançar o sinal? Faremos os cálculos
considerando o veículo novo Azera, motor V6, 3.0, 270 CV, da
Hyundai, com combustível gasolina e fazendo uma hipótese que ele
só pode se locomover em movimento uniforme ou uniformemente
variado e sem computar valores de retomada de velocidade e outros
dados importantes. De acordo com dados exibidos em testes da
revista Quatro Rodas, em fevereiro de 2012 para esse veículo,
temos:
• Variação de velocidade de 0 a 100 Km/h: tempo:9,9 s.
• Frenagem de 60 Km/h a 0: distância percorrida: 14,6 m.
Com base nesses dados, pode-se calcular e concluir que a
aceleração deste veículo é igual a 2,79 m/s². Consideremos a
seguinte situação: estamos dirigindo a 60 Km/h numa rua reta e
plana, e o sinal de trânsito à nossa frente, passa de verde para
amarelo. Consideremos ainda, que ele permaneça no amarelo por
3,0 segundos. O tempo de reflexo varia de pessoa para pessoa, mas
vamos considerar um tempo médio igual a 0,8 segundos. Isto quer
dizer que durante 0,8 s, sem que tenhamos nenhuma reação, pode-
se calcular que o carro percorre 13,32 m sem nenhuma reação de
nossa parte.
Temos então duas opções:
1. Se decidirmos frear, percorreremos 14,6 m (tabela 4 Rodas) +
13,32 m (considerando o tempo de reação) até parar. Isto significa
que precisaremos de uma distância total igual a 27,92 m para
conseguirmos parar sem ultrapassarmos o sinal.
2. Se decidirmos acelerar iremos fazê-lo por 2,2 segundos (3s que
é o tempo de sinal amarelo - 0,8s, que é o tempo de reação). Nesse
tempo o automóvel percorrerá a distância igual a 43,3 m. Isto quer
dizer que; contando a distância que percorremos sem nenhuma
reação (13,32m), podemos percorrer o total de 56,62m (13,32m +
43,3 m), ainda com o sinal amarelo.
Conclusão: para não avançarmos o sinal vermelho, nosso
comportamento deve ser:
1. Se estivermos a menos de 27,92 m do sinal antes dele ficar
amarelo, é melhor acelerar.
2. Se estivermos a mais de 56,62m do sinal, antes dele ficar
amarelo, devemos frear.
3. Se estivermos entre 27,92 m e 56,62m podemos frear ou
acelerar, pois de qualquer forma não ultrapassaremos o sinal
vermelho.
No interior de nossos olhos há, entre outras, uma substância
denominada transretinal, incolor e sensível à luz. Devido à energia
da luz emitida no flash, a absorção de um fóton promove elétrons na
ligação para um orbital de maior energia. Esta excitação “quebra” o
componente da ligação dupla que é temporariamente convertida em
uma ligação simples. Muda-se a geometria dessa substância para
sisretinal, que reflete a luz vermelha. Durante essa fração de
segundos, presenciamos a forma sisretinal, avermelhada e instável,
que retorna logo em seguida à sua forma original, transretinal. Por
isso, nossos olhos parecem avermelhados numa foto comflash.
O conceito de energia é de fundamental importância na Física e no
corpo humano pois, todas as nossas atividades envolvem trocas de
energia. O corpo utiliza a energia extraída da alimentação para
manter em funcionamento seus vários órgãos, manter a temperatura
constante e realizar trabalho externo. A conservação de energia no
corpo humano obedece à 1ª Lei da Termodinâmica: ela mostra que a
variação da energia interna, ou armazenada pelo corpo é igual à
diferença entre o calor trocado com o ambiente e o trabalho
realizado. Estimativas de perdas de calorias:
a) Somente fazendo caminhada.
Considerando um consumo médio de 3,80 Kcal/min. para uma
caminhada, o consumo de oxigênio de 0,76 litros/min., o trabalho é
de 265 W, considerando que 1 g de gordura libera 9,3 Kcal.
Efetuando-se os cálculos, para perder 10 Kg em um mês
desprendendo 3,8 Kcal/min., teríamos que caminhar 13 h e 30
minutos por dia!
b) Somente por dieta.
Com um plano de redução de 1 000 Kcal /dia, falta essa suprida pela
queima de gordura, ainda assim precisaríamos de aproximadamente
três meses para a perda de 10 Kg.
c) Somente por irradiação.
Calculando-se a diferença entre a potência irradiada pelo corpo e a
absorvida daria uma perda irrelevante de 1 Kcal/min.
d)Somente pelo suor da pele.
Calculando-se a perda somente com o suor, chegaríamos a 0,5
Kcal/min., também um valor irrelevante.
e) Somente bebendo água gelada.
Considere a temperatura da água gelada em torno de 4º C e a do
corpo humano cerca de 36º C. Então, quando você ingere o líquido
gelado o corpo trabalha para aquecê-lo. Esse processo, chamado
termogênese, gera aumento de consumo de energia, ajudando assim
a promover a queima calórica. A queima calórica é pequena. Um
copo de água gelada faz o organismo gastar cerca de 10 calorias
para fazer o líquido ficar com a mesma temperatura corporal.
Calcula-se que 8 copos de água por dia a 4º C, conseguem eliminar
cerca de 100 calorias. Em um mês, neste processo perderíamos
aproximadamente 3 000 cal.
O desgaste dos pneus é muito grande durante uma prova. Eles
são mais largos apenas para se ter mais borracha para gastar, sem
comprometer a segurança do carro e sem que se tenha que parar
nos boxes a toda hora, para trocar pneus. É comum pensar que se
trocando pneus mais estreitos por pneus mais largos, o atrito com o
solo aumenta, mas o atrito não depende da área externa de contato
entre as superfícies. Depende somente da área microscópica de
contato, que permanece a mesma quando alargamos os pneus, pois
aumentando a área externa de contato, a pressão diminui, de modo
que os pontos microscópicos de contato permanecem os mesmos.
As auroras têm diversos significados, dependo da cultura. Os
Vikings acreditavam que elas eram reflexos das armaduras das
míticas Valquírias Para os esquimós nativos da Groenlândia e do
Canadá, as auroras eram mensagens dos mortos. Já para os índios
americanos, elas eram luzes das enormes fogueiras ao norte. Nos
tempos medievais, as auroras eram presságios de guerra ou de
desastres, tais como as epidemias. A cada segundo
aproximadamente 1 milhão de toneladas de matéria escapam do seu
campo gravitacional do Sol e são ejetadas. Ela é formada pelos
elétrons e núcleos de hidrogênio e hélio. Durante as explosões
solares, o fenômeno pode interromper sinais de rádio e confundir o
voo de aves que se orientam pelo campo magnético terrestre. A
Terra é constantemente atingida por esses ventos solares. Os polos
do campo magnético da Terra ficam próximos aos polos geográficos
e este campo é distorcido pelo vento solar, ficando comprimido na
parte que fica de frente para o Sol e distendido para fora no lado
oposto .
Conforme as partículas carregadas dos ventos e erupções solares
se chocam contra o campo magnético da Terra, elas viajam ao longo
das linhas do campo. Algumas partículas são desviadas, enquanto
outras interagem com as linhas do campo magnético, fazendo com
que as correntes das partículas carregadas dentro dos campos
magnéticos se dirijam a ambos os polos - daí a razão da
simultaneidade das auroras em ambos os hemisférios. Essas
correntes são chamadas “Correntes de Birkeland” homenagem a
Kristian Birkeland, o físico norueguês que as descobriu. Quando uma
carga elétrica se choca contra a região ionosférica da atmosfera
superior da Terra, elas transferem sua energia para os íons de
oxigênio e de nitrogênio. A absorção da energia pelos íons de
oxigênio e de nitrogênio faz com que os elétrons dentro deles fiquem
“excitados” e passem de uma órbita de baixa energia para uma órbita
de alta energia. Quando os elétrons nos átomos de oxigênio e de
nitrogênio voltam para suas órbitas originais, eles irradiam energia
em forma de luz.
Essa luz produz a aurora e as diferentes cores provêm da luz
irradiada pelos diferentes íons. Aurora boreal é um fenômeno natural
óptico que acontece no polo norte. São luzes coloridas que
aparecem no céu, durante a noite. Normalmente é esverdeada, isso
se deve aos átomos de oxigênio das altas camadas atmosféricas
emitirem luz verde, ao serem excitados pelos elétrons de alta
velocidade do vento solar. Aurora é o nome da deusa romana do
amanhecer, e “boreal” significa “norte” em Latim. No hemisfério sul, a
aurora é chamada “austral”. Em Latim “australis” significa “que vem
do sul”. A frequência delas tem relação com ciclo de atividade solar
que tem duração de onze anos.
Considere uma região da costa em que a mesma massa de água e
terra (areia) receba a mesma quantidade de calor do Sol. O calor
específico, uma característica de cada substância, é menor para a
areia em relação à água. Isto faz com que a areia apresente uma
variação maior de temperatura. Consequentemente as moléculas de
ar próximas a areia aumentam de volume e diminuem a sua
densidade, subindo. O ar próximo à água, por diferença de pressão,
tende a ocupar o espaço “vazio” acima da areia, formando correntes
de convecção. Durante a noite o processo se inverte, pois os corpos
que se aquecem rapidamente, também se esfriam rapidamente.
Então, durante o dia, o vento sopra do mar para a Terra e durante a
noite o vento sopra da Terra para o mar.
Todo corpo é formado por um grande número de partículas. O
peso de cada partícula é representado por um vetor vertical e no
sentido do centro do planeta considerado. A resultante de todas
estas forças é o peso total do corpo, e o ponto de aplicação desta
resultante é denominado centro de gravidade (CG). Centro de
gravidade de um corpo é o ponto onde se considera estar
concentrado todo o peso do corpo. Para corpos homogêneos e
regulares, o CG se encontra no centro geométrico do corpo.
Observações:
1. Suspendendo-se um corpo pelo seu CG, ele fica em equilíbrio.
2. Batendo-se na bola exatamente no CG do bastão de beisebol, o
jogador sofre menor esforço no braço.
3. Se a linha vertical que passa pelo CG de um corpo, passar pela
base deste corpo, ele não cai; caso ela passe fora da base ele
tomba.
O conhecido brinquedo “João teimoso” é construído de forma a
ficar sempre com seu peso passando pela base, e tem Momento de
Força em relação ao ponto de contato, trazendo-o de volta à posição
inicial. O CG situa-se em seu próprio corpo.
Sendo o equilíbrio estável, o CG do sistema fica abaixo do ponto
de apoio e o equilíbrio é estável.
4. Montando a experiência ilustrada a seguir, o cone “anti-gravidade”
sobe a rampa espontaneamente.
O objeto que está sobre a rampa é feito com dois funis idênticos,
colados um ao outro pela borda larga. A rampa é feita com dois
bastões cilíndricos servindo de trilhos. Na parte mais alta a
separação entre os trilhos é maior que na parte inferior. Colocando o
funil duplo sobre a rampa ele parece subir, contrariando a gravidade.
Levantar um objeto significa alçar seu centro de gravidade para uma
posição mais alta. Nessa experiência, enquanto o funil duplo parece
subir a rampa, na verdade seu centro de gravidade desce. Ao fazer a
experiência observe cuidadosamente o que acontece com a linha
horizontal que passa pelo centro de gravidadedo cone duplo (seu
eixo de simetria). À medida que ele sobe, o seu centro de massa
desce, encontrando assim sua posição de equilíbrio.
Ele envia mensagens codificadas por meio da luz infravermelha -
invisível ao olho humano - para o aparelho controlado. Quando
apertamos o botão do controle, fazemos essa luz piscar, emitindo
pulsos longos e curtos que compõem um código binário, convertido
em comandos pelo aparelho ao qual se destina. A cada botão do
controle remoto corresponde um código específico, gerado por um
microprocessador, que, por sua vez, aciona um gerador de
frequências que envia os sinais para o equipamento controlado. Esse
equipamento contém outro microprocessador, que trata de receber
os sinais e identificar o código enviado. Para evitar interferências no
aparelho errado, três códigos binários são enviados
simultaneamente: o código da tecla em questão; esse mesmo
código, invertido; e, finalmente, o código do fabricante do aparelho.
Os controles remotos infravermelhos já estão no mercado há 25
anos. Mas, apesar disso, têm algumas limitações relacionadas à
natureza da luz infravermelha: eles têm um alcance de apenas 10
metros é preciso uma linha reta até o aparelho que se está tentando
controlar. Além disso, há interferências com a luz solar e lâmpadas
fluorescentes.
A figura anterior mostra a estrutura do gelo. Um aspecto
interessante desta estrutura é que ela contém canais hexagonais,
como um favo de mel, o que faz com que o gelo tenha densidade
relativamente pequena. Quando o gelo é aquecido abaixo de 0ºC, a
energia cinética não é suficiente para quebrar as ligações de
hidrogênio, responsáveis por não deixar que as moléculas de água
entrem nos canais hexagonais. Aumentando-se a temperatura, as
vibrações das moléculas dentro do retículo do gelo tornam-se mais
rápidas e ele se expande. A 0ºC, a energia cinética das moléculas é
suficiente para romper o retículo cristalino e permitir um movimento
relativamente livre das moléculas: o gelo se funde. As moléculas não
são mais mantidas afastadas umas das outras pelas ligações de
hidrogênio e a água a 0ºC torna-se mais densa que o gelo.
Continuando o aquecimento, mais e mais “cachos” são quebrados,
permitindo um colapso ainda maior da estrutura, preenchendo os
canais hexagonais, causando uma diminuição do volume. Quando a
temperatura atinge 3,98 ºC, a crescente energia cinética das
partículas faz com que a água comece a se expandir
vagarosamente. A partir deste momento, o afastamento entre as
moléculas de água causado pelo aumento da energia cinética, passa
a ser dominante em relação à destruição dos canais hexagonais,
causando um aumento de volume e consequentemente uma
diminuição de densidade. O gráfico a seguir mostra como o volume
da água varia em função da temperatura, à pressão de 1 atmosfera.
Note que a 3,98ºC a densidade é máxima, o que faz com que, nos
países de inverno rigoroso, os mares, lagos e rios, tenham água à
temperatura média de 3,98ºC no fundo.
Como o gelo é bom isolante térmico, o congelamento se dá
apenas na superfície.
Johann Doppler (1803 - 1853 ), físico e matemático austríaco foi o
primeiro cientista a prever variações na percepção da frequência de
uma onda, com o movimento relativo entre a fonte e o observador.
Essas variações de frequência são denominadas “Efeito Doppler”.
O Efeito Doppler ocorre quando há uma aproximação ou um
afastamento entre o observador e a fonte emissora, fazendo com
que a frequência da onda percebida pelo observador seja diferente
da frequência real emitida pela fonte. Quando ocorre Efeito Doppler
com o som, percebe-se um som mais agudo (frequência maior) na
aproximação e mais grave (frequência menor) no afastamento entre
as fontes. Quando ocorre com a luz, percebe-se uma tendência para
o violeta na aproximação (frequência maior) e no afastamento para o
vermelho (frequência menor).
O efeito Doppler da luz é muito aplicado em Astronomia para
determinar a velocidade com que os astros se afastam ou se
aproximam de nós. Todas as galáxias para as quais essas medidas
foram realizadas parecem se afastar de nós, sendo a velocidade de
afastamento tanto maior quanto mais distante a galáxia. Tais
observações formam a base do conceito de Universo em expansão.
O Efeito Doppler do som é mais notado em nosso dia-a-dia. O som
de uma buzina de um automóvel torna-se mais agudo, à medida que
se aproxima de um observador em repouso e mais grave à medida
que se afasta dele.
A cobertura de nuvens da Terra, as superfícies líquidas, rochas,
solo, vegetais, neve e gelo refletem parte da radiação solar,
devolvendo-a ao espaço, e absorvem outra parte. A Terra está em
equilíbrio radiante, toda a energia absorvida é devolvida ao espaço
na mesma proporção. Se assim não fosse, a Terra não poderia
manter uma temperatura aproximadamente constante. O
comprimento de onda das radiações depende da temperatura do
corpo que emite energia. A Terra e a atmosfera se aquecem
absorvendo radiações de ondas curtas do Sol, porém a energia que
recebem não é suficiente para ficarem muito quentes. Em
consequência disso, irradiam energia em temperaturas muito inferior
à do Sol e essa radiação é emitida em ondas longas, na faixa
infravermelha do espectro. A radiação solar que chega ao solo é
absorvida e, em seguida, reemitida na forma de radiação
infravermelha. Essa radiação se perderia no espaço se não fosse
pela presença do vapor d’água, dióxido de carbono, metano, óxido
nitroso e ozônio. Alguns destes gases absorvem e reemitem de volta
a radiação infravermelha (calor) para a superfície da Terra.
O efeito estufa refere-se ao processo físico pelo qual a presença
desses gases atmosféricos faz com que a Terra mantenha uma
temperatura de equilíbrio maior do que teria caso estes gases
estivessem ausentes. Se não fosse por ele, a vida como a
conhecemos nunca teria surgido na Terra. Estima-se entre - 32 ºC a -
23 ºC a temperatura do planeta se estes gases não existissem. A
poluição aumentou muito a quantidade dos gases responsáveis pelo
efeito estufa e afetou o equilíbrio ecológico. Se a quantidade desses
gases aumentar muito, a radiação infravermelha retida pela
atmosfera será maior, aumentando a temperatura do planeta,
podendo provocar o degelo das calotas polares, elevando o nível dos
mares e inundando regiões mais baixas. Mais secas podem ocorrer e
mais desertos podem ser criados.
É difícil prever a escala e os efeitos do aquecimento global
provocado pelo efeito estufa, e há debates e estudos científicos
ainda em andamento. Alguns cientistas afirmam que nos próximos
50 anos poderá haver um aumento de aproximadamente 2ºC na
temperatura média do planeta.
O peso correspondente a 1 Kg é de 10 N. É o mesmo para cada
lado da balança; então se fosse somente ele a única força atuante, a
balança ficaria equilibrada.
Mas se colocarmos em uma balança de pratos a tendência é a
balança tombar para o lado que contém o chumbo. Vejamos por que.
Todo corpo que está imerso em um fluido (líquido ou gás), no nosso
caso o ar, recebe uma força de baixo para cima denominada empuxo
que depende diretamente do volume e da densidade do fluido.
Calculando o empuxo, encontramos para o chumbo 0,0011 N e para
o algodão 0,056 N.
Verificamos então, que a força vertical e para cima (empuxo) sobre
o algodão é maior que o empuxo sobre o chumbo. Devido ao maior
torque sobre o algodão, a balança se inclinará para o lado do
chumbo. Isso só ocorrerá numa balança de muita precisão.
Quando escrevemos com um lápis sobre o papel, este tem dureza
suficiente para riscar o lápis, e isso faz com que um pouco da grafita
do lápis seja retirada e se deposite sobre o papel. Desmanchar o que
foi escrito envolve a quebra de pequenas ligações elétricas que
prendem a grafita ao papel. A borracha consegue isso porque, ao ser
atritada contra o papel escrito, consegue se aproximar
suficientemente das moléculas da grafita, exercendo sobre ela uma
força superior às que as ligam ao papel. A borracha também lixa o
papel, pois, sua fórmula contém pó de quartzo etalco. Esses
elementos raspam a folha para tirar aquela grafita mais resistente.
Apagar traços de caneta é bem mais difícil, porque a tinta penetra
mais fundo nos poros do papel.
Os aerofólios de Fórmula 1 funcionam baseados nos mesmos
princípios de funcionamento das asas de um avião. A única diferença
é que as asas do avião dão sustentação, força resultante para cima,
enquanto nos carros, colocados invertidos, proporcionam uma força
vertical descendente que pressiona o carro no solo. O funcionamento
desse equipamento é uma aplicação do princípio de Bernoulli. A
maior velocidade do ar na parte de baixo do aerofólio (o ar precisa
percorrer uma distância maior no mesmo tempo que o ar da parte de
cima) acarreta ali menor pressão e menor força, ocasionando uma
força resultante para baixo. No automóvel, essa força resultante
vertical para baixo, aumenta a força de atrito entre os pneus e o solo,
mantendo-o mais preso ao solo.
No caso das asas do avião que são posicionadas invertidas em
relação ao aerofólio, a pressão do ar que passa sobre as suas asas
é menor do que a pressão do ar que passa na parte debaixo, criando
assim uma força resultante de baixo para cima, sustentando o avião.
Variando-se o ângulo de inclinação do aerofólio ou das asas do
avião, varia-se a força resultante.
O Sistema de Posicionamento Global, popularmente conhecido
como GPS (Global Positioning System), tornou-se indispensável para
a sociedade atual. A precisão e a rapidez com que um receptor GPS
determina a posição de um ponto localizado no globo terrestre tem
sido de grande utilidade para a navegação terrestre, marítima e
aérea, cartografia, geodinâmica, entre tantos outros procedimentos
que necessitam de posicionamento. O GPS consiste numa rede de
24 satélites situados a uma órbita próxima dos 20 200 Km de
distancia da Terra. O receptor GPS que usamos atualmente nos
nossos automóveis põe-se em contato com quatro desses satélites.
Três deles, através de um simples cálculo geométrico de
triangulação com o sinal recebido, calculam a nossa posição. Essa
triangulação funciona da seguinte forma: se você sabe que se
encontra a 100 km de uma determinada cidade isso não dá a sua
posição exata, pois você pode estar em qualquer ponto em um raio
de 100 km desta cidade (satélite1), então é preciso de mais uma
referência que é demarcada pela circunferência do satélite 2, porém,
ao cruzar esses dois círculos, você pode estar em um dos dois
pontos que cruzam esses círculos, então entra a triangulação de
uma terceira referencia (satélite 3) e o ponto onde cruzam essas 3
circunferências é a sua posição.
Os sinais que se enviam e recebem para esses cálculos viajam
próximos da velocidade da luz. Ainda assim têm uma mínima demora
que também têm de ser calculada para que o resultado seja exato.
Esse é o trabalho do quarto satélite: ajustar com exatidão o relógio
do nosso GPS. Para tal os satélites dispõem de um relógio atômico
extremamente preciso, que apenas se atrasa um milésimo de
segundo a cada 100 000 anos. Mesmo assim ainda tem uma
imprecisão. A teoria da relatividade afirma que o tempo passa mais
lentamente quanto maior é a velocidade com que nos deslocamos.
Esse fenômeno não é apreciável na Terra com os meios de
transporte atuais, mas sim o seria a velocidades próximas das da luz.
Como os satélites GPS orbitam a 14 000 quilômetros por hora, isto
significa que para eles o tempo passa mais devagar do que para nós
que estamos na Terra. Ao fim de cada dia pode ocasionar um erro
enorme que poderia chegar até aos 11 quilômetros a mais ao
calcular a nossa posição. Os instrumentos dos satélites ajustam
automaticamente os seus cálculos com estes fenômenos da teoria
da Relatividade, o que lhes permite uma exatidão de quinze metros,
o que os impede de uma maior exatidão são as interferências da
atmosfera ou as condições climatológicas.
A sensação de imponderabilidade numa órbita não significa
ausência do peso, como muitas vezes vemos na TV ou jornais. O
peso é a força exercida pela gravidade do planeta, que continua no
mesmo lugar, exercendo essa força, mesmo distante. O que
sentimos na superfície da Terra não é a força exercida pela
gravidade, mas a reação a essa força exercida pela superfície contra
nossos pés. Essa força de compressão é chamada “Reação Normal”.
Uma nave não está apoiada contra uma superfície e, portanto a
reação normal ao peso não é sentida. Além disso, todos os corpos
dentro da nave sentem a mesma aceleração e portanto, não há
compressão nem reação normal entre eles. A mesma sensação é
experimentada por pessoas que estejam dentro de um avião em
queda livre. Um astronauta e sua nave ficam em repouso um em
relação ao outro e ele parece flutuar dentro da nave. Este fenômeno
é o que se chama de imponderabilidade. Assim, imponderabilidade
não significa falta de gravidade ou falta de peso, já que são
justamente os pesos do astronauta e da nave que fazem o papel de
forças centrípetas, para garantir as respectivas órbitas.
Quando o som é produzido, faz com as moléculas do ar ou de
qualquer outro meio material vibrem de um lado para o outro. Isso
faz vibrar o grupo de moléculas seguintes, que por sua vez provoca a
vibração de outro grupo, e assim o som se propaga. As ondas
sonoras, ao atingirem a orelha, são dirigidas para o interior do canal
auditivo, na extremidade do qual existe uma membrana denominada
tímpano. O tímpano é tão delicado e sensível que variações de
pressão muito pequenas da onda sonora são suficientes para colocá-
lo em vibração. Essas vibrações são transmitidas a um pequeno
osso chamado martelo, que, por sua vez, aciona outro osso, a
bigorna, o qual, finalmente faz vibrar um terceiro osso, denominado
estribo. Esses três minúsculos ossos atuam como um sistema de
alavanca, amplificando sucessivamente as vibrações. Para que o
torque sobre o ponto o seja nulo, a força sobre a janela oval deve ser
1,3 vezes maior que a força sobre o tímpano. A área do tímpano
sendo aproximadamente 172 vezes maior que a área da janela oval,
ocasiona uma pressão sobre a janela oval de aproximadamente 22
vezes maior que a pressão sobre o tímpano.
Essa amplificação da pressão é suficiente para passar as
informações do som para o ouvido interno, onde elas são traduzidas
em impulsos elétricos para que o cérebro as possa entender. Dessa
maneira, a pessoa tem a percepção do som.
O LED (Light Emitter Diode) foi inventado por Nick Holonyac, em
1963, somente na cor vermelha. Por muito tempo, o LED era
utilizado somente para indicação em rádios, televisores e outros
equipamentos, sinalizando se o aparelho estava ligado ou não. O
LED de cor amarela foi introduzido no final dos anos 60 e somente
por volta de 1975 surgiu o primeiro LED verde.
O LED é um componente eletrônico semicondutor, ou seja, um
diodo emissor de luz que tem a propriedade de transformar energia
elétrica em luz. Tal transformação é diferente da encontrada nas
lâmpadas convencionais. Dependendo de como for polarizado, o
LED permite ou não a passagem de corrente elétrica e,
consequentemente, a geração ou não de luz.
O uso de LEDs permite maior vida útil do equipamento, custos de
manutenção reduzidos, maior eficiência que as lâmpadas
incandescentes e halógenas e baixa voltagem de operação, com
menos perigo para o instalador. É ecologicamente correto, pois não
utiliza mercúrio ou qualquer outro elemento que cause dano à
natureza. Não emitem radiação ultravioleta sendo ideal para
iluminação em ambientes onde este tipo de radiação é indesejada;
ex.: quadros – obras de arte etc…Também não emitem radiação
infravermelho, fazendo com que o feixe luminoso seja frio.
A ideia do manto da invisibilidade começou em 2006, com os
professores John Pendry e Ben Wood, do Imperial College London, e
David Smith, da Duke University em um artigo publicado na revista
Science. Eles mostraram, através de um modelo de computador,
como uma “capa virtual” poderia funcionar fazendo as ondas
luminosas flutuarem à volta de um objeto. Posteriormente uma
experiência foi feita pela primeiravez usando micro-ondas. No manto
da invisibilidade, a luz passa pelo manto completamente, sem
reflexos. Isso significa que as pessoas não veriam o objeto coberto
pelo manto. O manto seria fabricado por metamateriais, cuja
estrutura pode modificar a maneira como as suas moléculas
interagem com as ondas luminosas. Tal objeto não teria reflexo nem
sombra, de acordo com as simulações propostas pelos dois ingleses.
Estudos atuais testam o manto com pequenas antenas que atuam
na formação de um campo eletromagnético que interrompe qualquer
tipo de onda que esteja percorrendo o objeto. Estas antenas teriam a
capacidade de criar uma “camada” de ondas eletromagnéticas que
cobririam o objeto, cancelando qualquer onda que se reflita nele e
impedindo que a luz chegue aos nossos olhos. Se a luz não chega
aos nossos olhos, o objeto torna-se invisível para nós. Prédios,
automóveis, pessoas, poderiam então se tornarem invisíveis. O
estudo ainda possui algumas limitações, mas apresenta diversas
possibilidades de manipulação da luz e como isto pode revolucionar
a ciência ótica e a indústria.
O balé surgiu na Itália no século XV, durante a Renascença, sendo
posteriormente ganhado grande espaço na corte francesa no século
XVII. Vamos analisar agora o Fouette, é um movimento onde a
bailarina realiza uma rotação do corpo de lado contrário da perna.
Um ponto importante deste movimento é que a bailarina pode alterar
a sua velocidade de rotação simplesmente esticando ou recolhendo
os braços. Isso ocorre em razão da conservação do Momento
Angular do corpo, que depende principalmente da velocidade angular
(de rotação) e da distância do centro de massa até o eixo de rotação.
Com a mudança na disposição dos braços, a bailarina altera o seu
momento de inércia (que depende da distribuição de massa em
relação ao eixo de rotação), e com isso a velocidade de rotação é
alterada para conservar o momento angular. Quando a bailarina
encolhe seus braços e os coloca mais próximos do corpo ela passa a
girar com uma velocidade superior em relação à velocidade inicial.
Vejamos por que: a velocidade angular é o valor que representa
intensidade da rotação do corpo que está girando, já o momento de
inércia está relacionado com a distribuição da massa em relação ao
eixo de rotação. Quanto mais distante estiver a massa do eixo de
rotação mais difícil será para girá-la. Como vimos, nas rotações
existe a conservação do momento angular. Quando a bailarina
encolhe os braços o que acontece é que ela está diminuindo o
momento de inércia do seu corpo. Uma diminuição no momento de
inércia será compensado por um aumento na velocidade angular e
vice-versa. Como o momento angular inicial deve ser conservado,
para compensar, a velocidade angular da bailarina aumenta quando
ela encolhe os braços. O gato usa o mesmo princípio para girar o
corpo durante uma queda e conseguir cair sempre de pé. Ele
encolhe as patas da frente para mais perto do corpo, rotação maior,
e estica as de traz para mais longe do corpo, rotação menor. A
seguir, o gato gira a parte da frente do seu corpo, só que quando ele
faz isso, a parte de traz gira para o outro lado para manter a soma
dos momentos igual a zero. Mas devido as patas da frente estarem
mais perto do seu corpo do que as de traz, o giro da parte da frente é
maior. Nesta hora o gato inverte e estica as patas da frente,
encolhendo as de traz, com isso ele consegue concluir o seu giro.
Da mesma forma que fez antes, ele vai poder fazer um grande giro
na parte de traz que vai causar só um pequeno giro na frente.
Mesmo com o momento angular tendo permanecido zero o tempo
todo, o gato consegue então ficar de pé.
Sabemos que a força de resistência máxima que um osso longo de
um homem suporta é proporcional à área de sua secção transversal
e que o seu peso é proporcional ao seu volume. Considere uma
experiência hipotética: se aumentarmos todas as suas dimensões
lineares de um homem, por exemplo, de 10 vezes. Isto significa que
a sua altura, o seu comprimento, a sua largura etc. são aumentadas
de 10 vezes. Obtém-se, assim, outro homem ampliado semelhante
ao primeiro. O homem original e o homem ampliado são dois
“sólidos” semelhantes, geometricamente falando.
Tudo isso nos parece inteiramente possível. Contudo, algumas
implicações imediatas desta ampliação torna muito pouco provável a
existência deste homem gigante no mundo em que vivemos.
Analisemos, por exemplo, a consequência da ampliação sobre um
osso longo. Se todas as dimensões lineares foram aumentadas de
10 vezes, certamente a área da secção transversal do osso ficou
aumentada de 100 vezes. Isto significa que esse osso ficou em
condições de suportar pelo menos um peso 100 vezes maior que
aquele que suportava anteriormente. Contudo, o volume do homem,
e, portanto seu peso, aumentou de 1 000 vezes. Em suma, a
capacidade de resistência do seu osso aumentou de 100 vezes, mas
o seu peso o fez de 1 000 vezes. Com isso poderia ocorrer uma
sobrecarga incompatível com a sobrevivência deste gigante,
fazendo-o desabar sobre suas próprias pernas.
O Momento de uma Força ou Torque é uma grandeza que mede a
capacidade de giro de um corpo. Ele depende desta força e distancia
da sua aplicação até um eixo de giro. As figuras a seguir mostram
como a aplicação da definição de Torque ou Momento de uma força
pode facilitar muitas tarefas do dia-a-dia. Quanto maior a distância
(d) ao ponto de aplicação da força, menor o esforço (F) que fazemos
para atingir o valor do torque, necessário para que o corpo gire.
A maçaneta da porta deve ficar o mais distante possível das dobradiças
É mais fácil soltar um parafuso com uma chave de cabo maior
No automóvel, o virabrequim é o principal eixo do motor. É o eixo
com formato de manivelas que recebe o movimento alternativo de
sobe e desce do pistão e o transforma em movimento rotativo
gerando velocidade e torque. O eixo é composto de munhões, que
são as partes do eixo que se acoplam com o bloco, e os moentes
que são acoplados às bielas.
No motor de quatro tempos a explosão é observada em um desses
tempos. Nesse instante obtém-se o torque máximo, ou seja, quando
o braço de alavanca entre o munhão e o moente for maior (O torque
é proporcional à força e a distância). O munhão serve como centro
de rotação do eixo de manivelas. O moente ou manivela é a seção à
qual a biela está conectada e está fora do centro do munhão
principal. Por questões construtivas, um motor a combustão com a
distância munhão - moente muito grande não pode atingir altas
rotações. Por ouro lado, um motor com a distância munhão - moente
menor, pode alcançar rotações maiores e, consequentemente,
produzir mais potência e menos torque. Conclui-se, então, que existe
uma dependência física entre torque e potência, onde o fator comum
é a rotação. Para um motor a pistão ter alto torque é necessário que
o curso do pistão seja longo, mas com isso o virabrequim não pode
girar muito rápido, o que limita potencia. Motores de caminhão e de
ônibus tem um curso longo e por isso o virabrequim gira mais
devagar, gerando menos potencia, mas muito mais torque. Na época
da Revolução Industrial era difícil avaliar a capacidade de trabalho
(potência) de uma máquina. Como se usavam muitos cavalos para
tracionar máquinas, então James Watt definiu a medida de potência
estimando a capacidade de um cavalo erguer verticalmente uma
massa de 33.000 libras à velocidade de 1 pé por minuto. Essa
medida de potência ficou conhecida por “horse-power” (hp).
Posteriormente, o “cavalo-vapor” (cv), do francês cheval-vapeur foi
definido levantando-se uma massa de 75 kg, verticalmente por um
metro em um segundo. Hoje é mais usado que o hp.
Potência e torque são grandezas correlatas que usamos o tempo
todo quando dirigimos pela cidade ou na estrada. Mas,
diferentemente da afirmação popular, não se pode defini-las como
“força para acelerar” (no caso do torque) ou “para velocidade
máxima” (potência). Na verdade, elas atuam juntas em ambos os
casos porque uma dá origem à outra. Em Física, o trabalho pode serentendido como o produto de uma força pelo deslocamento de um
corpo. O motor que coloca um veículo em movimento é um exemplo
de trabalho. Torque é grandeza que tende a girar coisas. A própria
origem do nome vem do equivalente em latim para torquere = torcer.
É obtido multiplicando-se a força aplicada pela distância. A potência,
por sua vez, nada mais é do que a velocidade com que esse trabalho
é realizado. A potência é importante em um carro, mas é o torque
que determina a faixa de rotação em que a potência é realizável.
Mais torque em menor rotação significa que haverá também mais
potência em baixo giro, o que dará respostas mais rápidas ao carro
e, por consequência, mais agilidade. Assim, entre motores com
potência idêntica, o mais agradável de dirigir será aquele que
entregar o torque em menor faixa de rotação.
Acima exemplo das curvas de potência e torque do Audi A1 -
Sport.
Com 1 265 kg e 185 cv, ele chega a 227 km/h e acelera de 0 a 100
km/h em 6,9 segundos. O pico de potência é a 6.200 rpm e o limite, 7
000 rpm. O torque máximo de 25,5 m·kgf ocorre a 2 000 rpm e aí
permanece até 4 500 rpm; a 1 250 rpm, pouco acima da rotação de
marcha lenta, já produz 22,5 m·kgf, correspondente a 40 cv. Motores
com elevado valor de torque em rotação baixa representam um
excelente indício de disponibilidade de potência nesta faixa de
rotação, implicando elasticidade no motor. Altos valores de torque de
um motor representam justamente esta elasticidade propiciada por
ele, entretanto esta elasticidade vem em decorrência da potência
disponível em baixa rotação e não do torque, como erroneamente
algumas publicações deixam transparecer.
Observamos que os carros modernos, numa batida, sempre se
estragam mais do que os carros antigos. Existem muitas diferenças
entre os carros mais antigos e os atuais, entre elas: plásticos ao
invés de aço, latarias mais finas em vez de grossas, pontos de
deformação na estrutura etc. Isto por que, uma lataria macia que
demora mais tempo para se deformar. O Teorema do Impulso diz: “O
Impulso exercido pela resultante das forças que atuam num corpo,
durante certo intervalo de tempo, é igual à variação da Quantidade
de Movimento do corpo, ocorrida naquele intervalo”. Esse teorema
quer dizer que; a lataria mais macia, demorando mais tempo para se
deformar, ocasiona uma força menor sobre os ocupantes do veículo.
Ou seja: quanto maior for o tempo para que a velocidade do
automóvel se reduza a zero numa batida, menor é o impacto
causado sobre os ocupantes do veículo. Outro exemplo para ilustrar
o Teorema do Impulso: uma xícara tem maior impacto e possibilidade
de quebra, quando cai no chão do que quando cai num tapete bem
felpudo. Isto por que o tapete mais felpudo aumenta o tempo para
que a velocidade da xícara se reduza a zero. Aumentando-se esse
tempo, diminui-se a força de impacto. Os atletas também se
beneficiam deste Teorema, quando, ao saltarem de um local mais
alto até o chão, flexionam as pernas para aumentar o tempo de
redução da velocidade até zero e diminuir a força de impacto sobre o
solo.
Pode-se usar o Teorema também quando lutadores de artes
marciais desferem um soco rápido sobre o oponente.
Neste caso o tempo diminui e a força de impacto aumenta, o que é
o objetivo, pois machuca mais o adversário.
Criados na Segunda Guerra Mundial, os radares emitem um pulso
eletromagnético em todas as direções e esperam o retorno do pulso
quando este encontra alguma superfície capaz de refleti-lo. Os
dispositivos de fiscalização eletrônica não funcionam dessa forma,
pois eles não emitem ondas para os veículos, o que acontece é
apenas uma desativação momentânea do campo eletromagnético.
Por essa razão, os “pardais” não podem ser considerados radares,
considerando a definição clássica de radar. Ao passar por um
“pardal”, percebemos além das câmeras no poste, o sistema possui
também três faixas de sensores marcados no chão e um computador
que calcula a velocidade e transmite os dados até as centrais da
empresa responsável.
São esses sensores que enviam os pulsos até os computadores
para o cálculo da velocidade com o motorista passou naquele trecho.
Os três sensores funcionam em conjunto, criando um campo
eletromagnético. Como os veículos são compostos por elementos
ferromagnéticos, os sensores são afetados por eles. Dessa maneira,
assim que o carro ou a motocicleta passar pelo primeiro o sensor, o
campo magnético é modificado e modificado novamente quando o
segundo sensor for acionado.
Rapidamente são realizados cálculos dividindo-se o valor da
distância pelo tempo, para que seja definida a velocidade com que o
veículo cruzou os sensores. Se estiver acima da velocidade
permitida, o cálculo é refeito entre o segundo e o terceiro sensor.
Sendo confirmado o excesso de velocidade, as câmeras, que estão
em constante funcionamento, armazenam a imagem do veículo e a
enviam para a central de infrações.
Todos os corpos vibram naturalmente com certa frequência,
denominada frequência natural. Quando um sistema vibrante é
submetido a uma série periódica de impulsos cuja frequência
coincide com a frequência natural do sistema, ou é múltiplo dela, a
amplitude de suas oscilações cresce gradativamente. Neste caso a
energia recebida vai sendo armazenada e esse fenômeno é
chamado ressonância. Ao empurrarmos um balanço, podemos
produzir ressonância mecânica, se a frequência dos empurrões
coincidir com a frequência natural do balanço. Neste caso, uma
criança brincando neste balanço, cada vez atinge uma altura maior.
Determinados sistemas, como vidraças, recipientes de cristal, pontes
e edifícios, podem ser quebrados quando atingidos por sons cujas
frequências são coincidentes com a frequência natural dos mesmos
e as amplitudes sejam suficientemente grandes. Nos Estados
Unidos, em julho de 1940, a Ponte de Tacoma, no estado de
Washington, rompeu-se ao entrar em ressonância com o vento que
soprava na região.
Tsunami é uma palavra de origem japonesa, que significa ‘’onda do
porto’’ (‘’tsu’’ − porto, e ‘’nami’’ − onda). Trata-se não de uma única
onda, mas de uma série de um tipo especial de ondas oceânicas, de
proporções gigantescas, geradas por distúrbios sísmicos, em geral
terremotos submarinos, deslizamento de terras ou vulcão submarino
em atividade. Possuem comprimento de onda que varia de 130 Km a
160 Km, podendo atingir até 1 000 Km, período entre 15 minutos até
2 horas e se deslocam em velocidades maiores que 650 km/h,
alcançando até 890 km/h. As causas mais comuns de tsunamis são
os terremotos submarinos. Para compreender os terremotos
submarinos, primeiro é necessário entender as placas tectônicas. A
teoria das placas tectônicas sugere que a litosfera, ou camada
superior da Terra, é feita de uma série de grandes placas. Estas
placas constituem os continentes e o fundo do mar. Elas repousam
sobre uma camada viscosa subjacente, chamada astenosfera. Na
Terra, estas placas estão em movimento constante, movendo-se
umas em relação às outras a uma velocidade de 2,5 a 5 cm por ano.
O movimento ocorre mais intensamente ao longo das linhas de falha.
Estes movimentos têm a capacidade de produzir terremotos e
vulcanismo que, quando ocorrem no fundo do oceano, são duas
causas possíveis de tsunamis. Quando duas placas entram em
contato em uma região conhecida como limite de placa, uma mais
pesada pode deslizar por baixo de outra mais leve. Isso é chamado
de subducção. A subducção submarina frequentemente deixa
enormes rastros: profundas trincheiras oceânicas no fundo do mar.
Em alguns casos de subducção, parte do fundo do mar conectado
à placa mais leve pode se romper repentinamente para cima, devido
à pressão proveniente da placa que afunda. Isto resulta em um
terremoto. O foco do terremoto é o ponto no interior da Terra no qual
ocorre a ruptura. Depois da ruptura, as rochas se quebram e as
primeiras ondas sísmicas são geradas. O epicentro é o ponto do
fundo do mar diretamente acima do foco. Quando este pedaço da
placa se rompe e dispara toneladas de rochas para cima, com uma
força tremenda,essa energia é transferida para a água, empurrando-
a e elevando o nível do mar. Este é o nascimento de um tsunami. A
ruptura no leito do mar empurra a água para cima, dando início à
onda, que em águas profundas não atinge mais de 1 m. A onda
gigante se move nas profundezas do oceano em velocidade
altíssima. Ao se aproximar da terra, a onda perde velocidade, mas
fica mais alta, podendo atingir de 30 a 50 metros de altura na costa,
com força devastadora. Ela então avança por terra, destruindo tudo
em seu caminho.
Em alto mar a velocidade de uma Tsunami é da ordem de 200 m/s,
ao chegar à costa, em uma praia, onde a profundidade é da ordem
de 4m, a velocidade cai para aproximadamente 6 m/s. Na medida em
que a parte frontal da onda reduz sua velocidade, por atingir mais
cedo regiões menos profundas do mar, a parte traseira da onda, por
se propagar ainda em regiões mais profundas, anda mais depressa,
fazendo com que a água vá se acumulando e sua amplitude vá
aumentando. Por exemplo, inicialmente com uma velocidade de
cerca de 200 m/s e reduzindo-a para cerca de 6 m/s, podemos
estimar um aumento de amplitude em cerca de 33 vezes. Se em alto
mar sua amplitude era de 0,5 m, ao atingir o litoral essa amplitude
pode chegar a 16,5 m. Em termos de energia, uma Tsunami de 1 m
de altura, comprimento de onda de 200 km, transporta 109 J, ou seja
1 000 000 000 de joules de energia por metro de frente de onda.
Dentre as principais formas de produção de energia elétrica no
mundo, a energia nuclear é responsável por cerca de 16% desta
eletricidade. No Brasil, apenas 3% da eletricidade utilizada são
produzidas pelas usinas nucleares. Nos Estados Unidos há mais de
100 usinas nucleares enquanto no Brasil temos em funcionamento
apenas duas: Angra 1 e Angra 2, estando uma terceira (Angra 3) em
fase de instalação. A energia nuclear é energia a liberada na
transformação de núcleos atômicos, quando eles são transformados
em vários outros núcleos mais leves, ou ainda, em isótopos do
mesmo elemento. As fissões nucleares, reações que consistem na
quebra de um núcleo mais pesado em outros menores e mais leves
após a colisão de um nêutron no núcleo inicial, são a base para a
produção de energia nas usinas nucleares.
Quando um nêutron que se aproxima de um núcleo de U-235, ao
capturar o nêutron, o núcleo se divide em dois átomos mais leves e
arremessa de dois a três nêutrons - este número depende da forma
como o urânio se dividiu. Os dois novos átomos formados emitem
radiação gama de acordo com o modo que se ajusta em seus novos
estados. Um único núcleo, ao dividir-se, libera uma enorme
quantidade de energia, tanto na forma de calor quanto na forma de
radiação gama. Para colocar uma usina nuclear em funcionamento é
necessário, antes de tudo, urânio enriquecido. Para se ter uma ideia,
0,5 kg de U-235 enriquecido é equivalente a 3,8 milhões de litros de
gasolina. Em geral, o urânio a ser usado tem formado de pílula e são
dispostos em hastes longas que ficam submersos em água dentro de
um recipiente de pressão. A água, por sua vez, tem a função de
refrigerar o sistema. No reator são inseridas hastes de controle, que
podem absorver os nêutrons, e assim controlar o nível das reações
nucleares. Portanto, quando se deseja maior produção de calor a
partir do núcleo de urânio, as hastes são elevadas para fora,
enquanto para produzir menor quantidade de calor, as hastes são
abaixadas. Além disso, as hastes possuem outras funções: baixá-las
totalmente dentro do feixe podem desligar o reator, no caso de um
acidente, ou tornar possível a troca de combustível. O calor liberado
durante a reação nuclear é responsável pelo aquecimento da água, a
qual é transformada em vapor. Esse vapor aciona uma turbina, a
qual faz girar um gerador, responsável por produzir a energia.
Em algumas usinas, o vapor do reator passa através de um
trocador de calor intermediário a fim de transformar a água de outro
circuito em vapor, o qual será o responsável pelo acionamento da
turbina a vapor. Além disso, em alguns reatores, o fluido de
resfriamento é um gás (CO2) ou metal líquido, permitindo que o
núcleo seja operado em temperaturas mais elevadas.
Os ingredientes contidos na receita do pão francês são: 1 kg de
farinha de trigo, 550 g de água gelada, 40 g de fermento biológico
fresco,10 g de açúcar, 20 g de sal, 10 g de reforçador. A maciez do
pão está relacionada à quantidade de água em seu interior. Se a
água evapora, o pão fica duro. Como o plástico é um material
impermeável, ele não permite a saída da água do interior do pão pela
evaporação natural e, por isso, ele continua macio. Num ambiente
livre, a água evapora e o pão fica duro.
A cerveja é uma mistura onde o seu maior constituinte é a água.
As demais substâncias presentes nela provocam um abaixamento
em seu ponto de solidificação. Isso acontece porque o processo de
resfriamento da cerveja no congelador ocorre lentamente e sem
grandes perturbações mecânicas. Dessa maneira a cerveja atinge
uma temperatura abaixo do seu ponto de solidificação sem se
solidificar. Este fenômeno é denominado sobrefusão ou superfusão.
Além disso, o líquido no interior da garrafa fica submetido a uma
pressão maior que a pressão atmosférica o que também faz com que
seu ponto de solidificação abaixe.
Quando abrimos a garrafa, a pressão no seu interior iguala-se à
pressão atmosférica e consequentemente o ponto de solidificação
volta ao seu valor original. Como a cerveja se encontra com uma
temperatura abaixo do seu ponto de solidificação, ela congela. A
cerveja recebe em sua fabricação, a adição de gás carbônico (CO2),
que aumenta a pressão dentro da garrafa. O CO2 está presente em
seu interior tanto no espaço onde não há líquido como dissolvido
dentro da cerveja. A pressão e as baixas temperaturas fazem com
que uma quantidade maior do gás carbônico permaneça no líquido,
em sobrefusão, de tal forma que uma pequena alteração na
temperatura basta para congelá-la. No momento em que abrimos a
garrafa, além do rebaixamento da pressão, há ainda a perda de
grande quantidade de gás carbônico. Isso eleva o ponto de
congelamento e, às vezes, observamos que o primeiro copo recebe
cerveja líquida e do segundo em diante, a cerveja congela fora da
garrafa, justamente pela maior perda de gás carbônico. O estado de
sobrefusão é muito instável e, por isso, qualquer mudança provoca a
solidificação brusca do líquido.
Uma maneira de evitar que isso aconteça é não segurar a garrafa
pelo bojo, pois o calor da mão também contribui para alterar o
equilíbrio instável da bebida. A razão para isso acontecer é que; para
que um gás, no caso o CO2, passe do estado líquido para o gasoso
ele precisa retirar energia de alguma fonte. Neste caso, além do fluxo
de calor proveniente de nossas mãos, ele também retira energia da
cerveja. Isso reduz ainda mais a temperatura do líquido, que acaba
congelando. É por isso que garçons experientes seguram a garrafa
de cerveja pelo gargalo, onde a quantidade de líquido é mínima, para
evitar que ela seja servida congelada.
A chamada Lei Zero da termodinâmica diz que, quando dois
corpos entram em contato, após certo tempo, eles atingem o
equilíbrio a uma temperatura intermediária, a mesma para os dois.
Em outras palavras, a temperatura do objeto mais frio aumenta e a
do outro, mais quente, diminui, até que os dois estejam à mesma
temperatura.
Nossas mãos têm certa umidade, ou seja, uma fina camada de
moléculas de água, invisível para os nossos olhos, em sua
superfície. Essa umidade, quando entra em contato com a pedra de
gelo, que está a uma temperatura abaixo de 0ºC, tem sua
temperatura reduzida quando entra em equilíbrio com o gelo. Se
chegar a uma temperatura ainda abaixo de zero, congela também.
Essa camada de água congelada continua ligada às nossas mãos,
mas também está fortemente ligada à pedra de gelo, pois elas se
fundem formando apenas um corpo. Nesse momento, tanto as
moléculas dessa umidade como as do gelo ficam mais próximas.
Isso cria a adesão, pois o princípio da cola é justamente a
aproximaçãode moléculas. É por isso que o gelo gruda.
Quando o passarinho pousa na rede elétrica suas duas patas
ficam apoiadas no mesmo fio. A distância entre as patas dos
pássaros é bem curta, não é suficiente para gerar uma diferença de
potencial elétrico (ddp), popularmente chamada voltagem, entre elas.
O choque somente acontece quando a corrente elétrica entra por um
determinado local e sai por outro, ou seja, fecha o circuito. Nessa
situação, com as duas patas ficam apoiadas no mesmo fio, não
passa nenhuma corrente pelo corpo da ave. O que faz a corrente
elétrica fluir é a diferença de potencial entre dois pontos. Se o
pássaro tocar qualquer parte do corpo em outro lugar enquanto
mantém os pés no fio, por exemplo, se ele encostar a asa em um
poste e continuar usando o mesmo fio como poleiro, isso geraria
uma corrente elétrica capaz de mata-lo.
Em localidades que existem Tuiuiús, os fios da rede elétrica são
mais afastados uns dos outros, pois a asa dele é muito grande e
pode encostar em outro fio gerando uma ddp e ocasionando o
choque elétrico.
Por dois motivos: Como a Terra não é esférica e está em rotação,
ocorre uma variação na intensidade da aceleração gravitacional: de
9,832 m/s², nos polos, até 9,780 m/s² no equador. Outro motivo,
principal: a Terra já tem uma velocidade tangencial, e esta velocidade
varia de zero no polo Norte e do Sul a cerca de 1 700 km/h no
equador. Quanto maior a velocidade tangencial no local de
lançamento, menor pode ser a velocidade inicial do foguete e menos
combustível ele vai usar. Mais de 90% do peso de um foguete é
combustível. Então é melhor lançar foguetes a partir do equador do
que do polo Norte. Tudo isto propicia uma grande economia de
combustível no lançamento.
Por isto a base de lançamento brasileira está em Alcântara, no
Maranhão, próximo ao equador. Os foguetes costumam ser lançados
no sentido leste porque a Terra gira para leste, conferindo ao veículo
espacial um impulso inicial sem gasto de combustível. O impulso é
maior no equador, onde a distância ao redor da Terra é maior e a
velocidade tangencial é também maior para pontos na superfície. Um
lançamento do Cabo Kennedy, nos Estados Unidos, por exemplo,
não consegue um impulso muito grande devido à rotação da Terra. A
plataforma de lançamento fica a 28 graus e 36 minutos de latitude
norte. A base de Alcântara, no Brasil, conta com uma localização
privilegiada para lançamento de foguetes, pois fica a pouco mais de
2º sul em relação à linha do equador. Como os foguetes têm que
atingir cerca de 40 mil km/h ou 11,3 Km/s, para se livrar da atração
gravitacional da Terra e alcançar o espaço, esse ganho parece
pouco, mas não é.
Somando os custos de vários lançamentos, a economia chega à
casa dos milhões de dólares. Por isso, um país procura instalar suas
bases próximas à linha do equador. A maior base dos Estados
Unidos, por exemplo, fica em Cabo Canaveral, na Flórida, no
extremo sul do país. De lá, o impulso é correspondente a 1 460 km/h.
Isso até motiva alguns países a instalar bases fora de suas
fronteiras. Em 2001, os Estados Unidos firmaram um acordo com o
Brasil para usar a base de Alcântara.
O leite é constituído de muitas substâncias, como: lactose, sais
minerais, gorduras, proteínas e, principalmente, água. O ponto de
ebulição da água é mais baixo do que o dos demais componentes do
leite, por isso quando a temperatura do leite chega próxima de 100
ºC, ela se transforma em vapor. Primeiro isso ocorre no fundo da
panela, pois é ali que o calor chega primeiro pelo processo de
condução, através do metal da panela. O vapor forma bolhas que
sendo menos densas que o líquido, sobem até a superfície. Quando
as bolhas entram em contato com o leite, não conseguem romper
sua camada superficial, devido ao acúmulo de gorduras e proteínas
que lhes dão muita consistência. Consequentemente, as bolhas
inteiras, sem arrebentar, empurram para cima a camada superficial
do líquido, até entornar.
Se apagarmos o fogo, o processo é paralisado instantaneamente
porque as proteínas voltam a dissolver-se na água do leite quando
ele esfria. Na ebulição da água pura isso não acontece, porque as
bolhas de vapor rompem facilmente a superfície do líquido e o vapor
escapa para o ar.
O funcionamento da vela em um barco, se baseia no Princípio de
Bernoulli, o mesmo princípio que explica a sustentação das asas de
um avião ou o uso do aerofólio, em carros de Fórmula 1. Em 1738, o
cientista Daniel Bernoulli descobriu que um aumento na velocidade
do fluxo de ar em relação à corrente de ar livre ao seu redor provoca
uma diminuição da pressão no local onde ocorre o fluxo de ar mais
rápido. Uma diminuição da pressão acarreta no local um aumento da
força.
Quando o ar em movimento passa pelo lado convexo da vela (lado
de fora da vela estufada), sua velocidade aumenta; e quando passa
pelo lado côncavo (lado de dentro da vela estufada), sua velocidade
diminui. Isso origina uma zona de alta pressão atrás da vela e uma
zona de baixa pressão a sua frente. A diferença de pressão entre os
dois lados cria uma força para frente, em ângulo com o vento.
Quando viaja na direção e no sentido do vento, o veleiro é submetido
à simples pressão do vento em sua vela; essa pressão impele a
embarcação para frente. Ao navegar contra o vento, a vela é exposta
a um conjunto mais complexo de forças. O veleiro ainda se submete
a uma força lateral devido a resistência da água. A composição das
duas forças cria a força resultante no sentido do movimento. Note
que o barco não avança em linha reta contra o sentido do vento; ele
realiza a manobra conhecida como “cambar”, ziguezagueando em
uma série de movimentos curtos e angulares.
Para aumentar ao máximo a velocidade, o navegador procura
ajustar as posições da vela.
O ser humano possui a capacidade de manter a temperatura
corporal, apesar das variações térmicas do ambiente. O equilíbrio
térmico é conseguido através do balanço entre a perda e a produção
ou aquisição de calor. Parte da energia liberada pelo funcionamento
normal dos órgãos internos e pelos músculos durante a atividade
física é energia térmica (calor).
Uma pessoa em repouso libera a cada segundo uma quantidade
de calor correspondente a cerca de 90 joules. Ao se praticar
exercício, a velocidade de produção de calor pelo músculo aumenta
em função da intensidade do exercício, que transitoriamente é maior
que a velocidade de dissipação de calor do músculo. O primeiro meio
utilizado para remover o calor dos músculos durante o exercício é a
sua transferência por um processo denominado condução, para o
sangue. Desta maneira, grande parte do calor produzido pelos
músculos trabalhados é transferida para o resto do organismo pela
circulação. Quando isso ocorre, a temperatura interna como um todo
começa a se elevar, desencadeando reflexos fisiológicos que
promovem um aumento da transferência do calor interno para a pele
e desta para o meio ambiente. Estes reflexos servem para diminuir e
eventualmente cessar o aumento da temperatura do organismo, pois
seu aquecimento excessivo durante o exercício reduz a eficiência do
sistema circulatório, limitando a capacidade do coração de liberar
sangue oxigenado na velocidade necessária para a pele e para os
músculos.
Portanto os mecanismos de transferência de calor para o ambiente
são fundamentais para a fisiologia humana. Estando o ambiente
externo a uma temperatura mais baixa que a temperatura corporal,
há três mecanismos básicos pelos quais se dá a perda de calor para
o ambiente: condução, irradiação e transpiração. A condução ocorre
na medida em que o corpo, a uma temperatura maior do que a
ambiente, transfere energia através da pele e aquece o ar a sua
volta. A transpiração constitui a ferramenta básica do organismo para
a manutenção de uma temperatura corporal aproximadamente
constante. Quando não estamos fazendo exercício físico, se a
temperatura ambiente subir acima da temperatura corporal, boa
parte da umidade da pele evapora “roubando” cerca de 17 W do
corpo.
Em casos extremos é possívelperder até 1,5 litro por hora,
levando a perda de calor em uma taxa de quase 2,4 kW ! Isso mostra
o quão importante e eficiente é o processo da transpiração na
regulação da temperatura do corpo. Nosso corpo também irradia e
absorve energia na forma de ondas eletromagnéticas.
As primeiras evidências registradas na história da produção de um
material parecido com o sabão, datam de 2 800 a.C.. De acordo com
uma antiga lenda romana, o sabão tem a sua origem no Monte Sapo,
onde eram realizados sacrifícios de animais em pilhas crematórias.
Quando chovia, a água arrastava uma mistura de sebo animal
derretido com cinzas, para o barro das margens do Rio Tibre, onde
as mulheres lavavam as suas roupas. Elas teriam percebido que, ao
usar esta mistura de barro, as roupas ficavam muito mais limpas,
com um esforço muito menor. Talvez o termo “saponificação”, a
reação química que origina o sabão, tenha a sua origem no nome
deste monte. O sabão pode ser obtido de gorduras de boi, de porco,
de carneiro, ou de óleos de algodão e de vários tipos de palmeiras.
As moléculas de sabão constituem-se de duas partes distintas: a
cabeça que é polar e a cauda formada por hidrocarbonetos, que é
apolar.
Quando o sabão entra em contato com a água, que é polar, suas
moléculas ficam dissolvidas nela, mas na superfície de contato com
o ar, que é apolar, forma-se uma película superficial. A água, por si
só, não consegue remover de um tecido, sujeira de gordura ou óleo,
porque as moléculas de água são polares e as de óleo e gordura,
apolares. Ao lavarmos uma roupa suja de óleo, formamse gotículas
microscópicas de gordura envolvidas por moléculas de sabão,
orientadas com a cadeia apolar direcionada para dentro, interagindo
com o óleo e a extremidade polar para fora, interagindo com a água.
O sabão atua no processo de limpeza de um tecido sujo de
gordura, diminuindo a tensão superficial da água, de modo que esta
possa ter um contato melhor com o tecido, retirando a gordura ou
óleo, que ficam dispersos na água, eliminando desta forma à sujeira
da roupa.
As partículas de gordura dispersas na água, não se aglomeram
novamente devido a repulsão elétrica entre elas. Em 1806, William
Colgate abriu a primeira grande fábrica de sabão nos EUA, chamada
Colgate & Company. Atualmente, as maiorias de produtos que
existem no mercado não são verdadeiros sabões, mas sim
detergentes criados a partir de materiais derivados do petróleo. Os
detergentes são produtos sintéticos, sendo os mais comuns sais de
sódio de sulfatos de alquilas de cadeia longa ou de ácidos sulfônicos
também de cadeia longa. A luz solar refletida por um tecido branco
tende a ser levemente amarelada, já que a luz do Sol tem essa cor.
Alguns detergentes em pó se tornam fluorescentes quando expostos
à radiação ultravioleta. Eles absorvem ultravioleta e emitem luz no
espectro visível. Se o sabão em pó contém produtos químicos que
emitem radiação de fluorescência no azul, a luz refletida terá mais
componentes de cor azul. Essa fluorescência faz com que o tecido
branco pareça menos amarelo e mais azul, dando origem ao que as
marcas de sabão em pó vendem como “branco total”.
Algumas marcas de creme dental também contêm substâncias que
se tornam fluorescentes quando expostas ao ultravioleta, fazendo
com que os dentes pareçam mais brancos.
Quando se dispara um tiro de revólver, a pólvora colocada atrás da
bala, cria uma camada de gás quente de alta pressão, que empurra
a bala para o cano da arma. Quando a bala está saindo, ela funciona
como uma rolha saindo de uma garrafa. A diferença é que a pressão
atrás da bala é imensa, equivalente a uma força de 7500 N por metro
quadrado, tornando o barulho produzido extremamente alto.
O funcionamento dos silenciadores é bastante simples. Imagine
um balão, desses de criança brincar: se você usar um alfinete para
estourá-lo, o barulho será enorme, mas se você desamarrar sua
extremidade e deixar o ar sair devagar, o barulho não será tão forte
assim. Esta é a ideia básica do funcionamento do silenciador de
armas. O silenciador que é enroscado na extremidade do cano da
arma tem um volume cerca de 20 ou 30 vezes maior que o do cano.
Com o silenciador instalado, o gás pressurizado atrás da bala tem
um espaço maior para se expandir. De acordo com a Teoria dos
Gases, Lei de Boyle, aumentando-se o volume, a pressão do gás
diminui. Quando a bala sai do buraco do silenciador, a pressão é
cerca de 1 500 N por metro quadrado. Portanto, o barulho do disparo
é muito menor.
Quando o objeto em chamas entra em contato com a água,
transfere calor a ela, até que a água passe do estado de agregação
molecular líquido, para o de vapor. Calor é energia em trânsito,
portanto nesse processo, o objeto em chamas transfere energia para
a água e se resfria. O objeto em chamas é então envolvido pelo
vapor de água, que ocupa um volume muito maior que ocupava no
estado líquido. Envolvendo o objeto em chamas, o vapor de água
não deixa espaço para a renovação de oxigênio contido no ar, sem o
qual não há combustão. Sem combustão do oxigênio, o fogo apaga.
A areia movediça se forma quando a água em ascensão reduz o
atrito entre as partículas de areia, fazendo que a areia fique
“movediça”. Ela pode se formar em qualquer local que possua um
solo arenoso, composto por partículas finas e soltas, e uma fonte de
água capaz de supersaturar a área. Dessa forma, ao invadir o
terreno, a água acaba agitando as partículas de areia e ocupando os
espaços existentes entre elas, fazendo com que a mistura se
comporte como um fluido não newtoniano, ou seja, que pode ter sua
viscosidade alterada de acordo com a pressão exercida sobre ele.
A areia movediça não é capaz de “engolir” uma pessoa como
vemos em cenas de vários filmes. O corpo humano possui densidade
próxima de 1 g/cm3 e consegue flutuar na água. A areia movediça
tem densidade próxima de 2 g/cm3, o que faz com que seja mais
fácil flutuar nela do que na água. A maioria das pessoas afundam na
areia movediça porque entram em pânico e começam a se debater.
Cientistas da Universidade de Amsterdã, reproduziram areia
movediça em laboratório, fizeram testes com um corpo de densidade
similar ao corpo humano e concluíram que ele não vai afundar por
completo. Ele ficará com cerca de 50% do seu volume para fora, mas
com o pé atolado numa camada inferior de extrema viscosidade, o
que dificulta bastante que saia de dentro do atoleiro.
É impossível também, como acontece nos filmes, que uma pessoa
consiga, escapar da armadilha, agarrando-se a um galho ou um
arbusto. A força necessária para tirar a pessoa do atoleiro, é da
ordem de grandeza da força necessária para levantar cerca de 700
Kg, ou seja, aproximadamente 7000 N. O grupo de pesquisadores
até deu uma receita caso alguém caia numa dessas armadilhas: não
entrar em pânico, pois não vai afundar, e ficar balançando ao
máximo os pés para permitir a entrada de água em torno deles com
a intenção de evitar o aumento da densidade das camadas inferiores
que podem prender a pessoa.
Com base nas teorias da Física (3ª Lei de Newton), força
pressupõe uma ação entre dois corpos, portanto nenhum corpo e
tampouco nosso herói não pode “ter” uma força. Ele poderia no
máximo gritar: “- Eu tenho energia!”. Não existe uma força isolada;
elas existem aos pares. O número de forças no Universo é par.
A relação das cores dos sinais é um antigo código social usado
desde a época do espectro cromático criado por Isaac Newton no
século XVII. Sendo assim, o vermelho que já era usado como cor de
interdição desde a idade média permaneceu nesta função. O verde
que é o oposto do vermelho no espectro de Newton seria então o
sinal de permissão usado. Já o amarelo que é o ponto médio do
espectro serviria para indicar a transição entre o permitido e o não
permitido.
Entre as cores visíveis para o homem, os raios de luz vermelha
são os que apresentam maior comprimento de onda e, portanto se
dispersam menos nas partículas suspensas no ar do que outras
cores. Dispersando-se menos, podem ser vistos a uma distância