novembro 2011 | *´¯`·.....: A Física nossa de cada dia :.....·´¯`*

Por que nos estados do nordeste, a tensão é de 220 V, enquanto nos estados do sul ela é apenas 110 V?

Apenas por uma questão de economia, algumas regiões são abastecidas com voltagem de 220 V.

O governo em algumas regiões dá concessões para empresas fornecerem energia elétrica para a população e em troca as empresas constróem as linhas de transmissão que é o mais caro. Para se ter um lucro maior em menor tempo essas empresas economizam na distribuição de energia. Mas como isso é feito?

Fios mais grossos, caros e mais duradouros não são usados e sim fios mais finos e baratos. Com fios mais finos porém, você tem uma maior resistência.

Tendo que fornecer uma certa corrente elétrica para as residências as empresas são obrigadas assim a aumentar a Voltagem. Com uma maior resistência, para se ter a mesma corrente elétrica é necessário aumentar-se a Voltagem de abastecimento.

Portanto, onde essas concessões do governo se concentram, e o uso de fios mais finos na distribuição se faz, acarretam num aumento da Voltagem de fornecimento para 220 V.

Como se lapida um diamante?

O diamante não é somente matéria prima para as mais delicadas e sofisticadas jóias mas também é nada menos do que a substância mais dura conhecida pelo homem.

Os diamantes que encontramos hoje na realidade se formaram há cerca de 100.000.000 anos atrás, quando o planeta estava em seu primeiro estágio de resfriamento.

Nesse processo, uma camada de rocha líquida foi submetida a uma intensa pressão e calor, e então partículas de carbono se condensaram em fragmentos altamente cristalizados. Essa extrema pressão a que tais partículas foram submetidas é que a tornaram a substância mais dura conhecida na natureza.

Há duas formas de cortar o diamante bruto:

* clivagem, que é o método mais comum. O diamante é partido com um rápido golpe. Em algumas pedras, porém, essa técnica não funciona. Usa-se, então, a

* serragem, processo longo e tedioso, feito com uma serra elétrica rotatória ou, mais recentemente, com raios laser. Ocorre pelo atrito das partes menos duras do diamante com um rolo de metal cuja superfície tem uma camada de pó de diamante de 1 vigésimo de milímetro de espessura. Os materiais de igual dureza não se cortam e nem se riscam, mas como o grau de resistência da pedra varia em muitos pontos, o pó acaba agindo nas partes mais fracas. O processo é longo: para uma pedra de 1 quilate (6 a 7 milímetros de diâmetro) são necessárias de 5 a 8 horas de trabalho.

Depois do corte, vem a etapa do bloqueamento, em que o diamante é raspado em outro até que se aproxime do formato desejado.

As facetas (como são chamadas as várias pequenas faces de um diamante) são feitas na etapa seguinte, chamada de abrilhantamento. A pedra é encaixada na ponta de uma vareta chamada dop e pressionada contra um disco giratório forrado de pó de diamante.

Em geral, os brilhantes pequenos são lapidados em um único dia. Já nas pedras grandes (acima de 20 gramas) esse trabalho pode levar até mais de um ano!

Você sabia que: diamantes não são naturalmente tão brilhantes? Na realidade é a maneira com a qual eles são lapidados que os torna tão belos, refletindo tanta luz em cada uma de suas facetas. Um diamante utilizado para fazer um brilhante tem geralmente 58 facetas, que são lapidadas utilizando-se um disco de aço girando em alta velocidade com sua borda coberta de pó de diamante e óleo.

Como funciona a energia eólica?

A energia eólica é a energia obtida pelo movimento do ar (vento). É uma abundante fonte de energia, renovável, limpa e disponível em todos os lugares.

Os moinhos de vento foram inventados na Pérsia no século V. Eles foram usados para bombear água para irrigação. Os mecanismos básicos de um moinho de vento não mudaram desde então.

Grandes turbinas (aerogeradores), em formato de cata-vento, são colocadas em locais abertos e com boa quantidade de vento. Através de um gerador, o movimento destas turbinas gera energia elétrica.

No início da década de 70, com a crise mundial do petróleo, houve um grande interesse de países europeus e dos Estados Unidos em desenvolver equipamentos para produção de eletricidade que ajudassem a diminuir a dependência do petróleo e carvão. Mais de 50.000 novos empregos foram criados e uma sólida indústria de componentes e equipamentos foi desenvolvida.

Atualmente, a indústria de turbinas eólicas vem acumulando crescimentos anuais acima de 30% e movimentando cerca de 2 bilhões de dólares em vendas por ano (1999).

Existem, atualmente, mais de 30.000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo, com capacidade instalada da ordem de 13.500 MW.

Na Dinamarca, a contribuição da energia eólica é de 12% da energia elétrica total produzida; no norte da Alemanha (região de Schleswig Holstein) a contribuição eólica já passou de 16%; e a União Européia tem como meta gerar 10% de toda eletricidade a partir do vento até 2030.

Tanto no exterior como no Brasil, engenheiros civis, mecânicos e elétricos conseguiram, nos últimos anos, desenvolver um arsenal tecnológicos capaz de captar energia dos ventos com maior eficiência e custo reduzido. Enquanto em 1980 se gastavam 120 dólares para ganhar um Megawatt de energia através dos ventos, hoje o custo não passa de 40 dólares, três vezes menor.

Apesar de não queimarem combustíveis fósseis e não emitirem poluentes, fazendas eólicas não são totalmente desprovidas de impactos ambientais. Elas alteram paisagens com suas torres e hélices e podem ameaçar pássaros se forem instaladas em rotas de migração. Emitem um certo nível de ruído (de baixa freqüência), que pode causar algum incômodo. Além disso, podem causar interferência na transmissão de televisão.

Outro problema que pode ser citado é que em regiões onde o vento não é constante, ou a intensidade é muito fraca, obtêm-se pouca energia e quando ocorrem chuvas muito fortes, há desperdício de energia.

Qual é a diferença entre força centrípeta e força centrífuga?

Uma pedra amarrada a um barbante, que fazemos girar sobre a cabeça; um carro fazendo uma curva em uma estrada; os planetas girando em torno do Sol; e os elétrons se movimentando ao redor do núcleo de um átomo, são alguns exemplos de movimentos com trajetórias curvas.

Mas o que faz um corpo descrever uma trajetória curva?

A inércia de um corpo faz com que ele, quando em movimento, permaneça sempre com a mesma velocidade e em linha reta, a menos que uma força modifique esse movimento. É possível mudar apenas a direção da velocidade, sem alterar o seu valor.

Para isso, precisamos aplicar sobre o objeto uma força que seja perpendicular à sua trajetória, isto é, que seja perpendicular à direção de sua velocidade. Nesse caso, o objeto realizará um movimento com trajetória curva. A força que age e modifica a direção da velocidade de um corpo é chamada força central ou força centrípeta. Qualquer tipo de força pode funcionar como força centrípeta.

Vejamos alguns exemplos:

A Lua gira em torno da Terra devido à interação gravitacional entre os dois astros. A Lua tem órbita quase circular e a força que mantém a Lua nessa órbita é a força gravitacional aplicada pela Terra.

Nesse caso, a força centrípeta é uma força gravitacional. Cargas elétricas negativas podem girar em torno de uma carga positiva (ou vice-versa) devido à ação de forças de atração elétrica. Nesse caso, a força elétrica é a força centrípeta que obriga as cargas negativas a descreverem círculos em torno da positiva.

O trem da montanha russa não cai devido à força centrípeta.

Ou seja, para que um objeto com massa encontre-se em movimento curvilíneo é necessária uma força centrípeta puxando-o para o centro de curvatura da trajetória, e em ausência de força centrípeta os objetos com massa descrevem trajetórias retilíneas.

Os objetos abandonam as trajetórias curvas não devido à presença de algum tipo de "força centrífuga" responsável por tirá-los das trajetórias curvilíneas, mas sim porque as forças centrípetas necessárias aos movimentos curvilíneos por algum motivo não se fazem mais presentes.

Os carros saem das curvas seguindo trajetórias retilíneas não quando há um aumento do atrito entre o pneu e o solo de forma a prover algum tipo de "força centrífuga" que os façam abandonar as curvas, mas sim quando há a perda de atrito entre os pneus e o solo de forma que a necessária força centrípeta não se faça mais presente.

Um observador no interior do carro, sofre uma aceleração em relação à estrada. Quando entra em uma curva sente-se atirado para fora do carro, ou seja para fora da curva. Esta poderia ser considerada a força centrífuga, que o atira para fora da trajetória circular, pois centrífuga quer dizer que foge do centro. Porém a força centrifuga só é válida para o observador em movimento junto ao carro, ou seja um observador não-inercial.

A força centrífuga não é reação da força centrípeta.

Na verdade, a força conhecida erroneamente como força centrífuga não existe e não pode ser incluída em equações que descrevam o movimento circular de um corpo.

Como é que o calor do Sol chega até nós, estando Ele tão distante?

A distância entre o Sol e a Terra é de aproximadamente 150 milhões de quilometros, mas mesmo assim a sua energia aquece o nosso planeta. Como isso é possível?

A energia do Sol, que aquece nosso planeta, viaja através do espaço interplanetário. Essa transmissão de energia não é feita nem por convecção nem por condução, porque não há matéria entre o Sol e a Terra. A energia chega até nós através de um tipo de radiação, que se propaga na matéria e também no vácuo. Essa forma de transmissão de energia é denominada de irradiação.

Quando aproximamos a mão de um objeto quente, como uma lâmpada de filamento, um aquecedor elétrico, uma fogueira, etc, sentimos a transferência de energia por irradiação.

Superfície do Sol

Isso acontece com todos os objetos com temperatura superior ao meio ambiente, mesmo que esteja ocorrendo condução ou convecção. Na realidade, esses processos ocorrem conjuntamente, em geral com a predominância de um sobre os outros. Se a temperatura do objeto é muito alta, a transferência de energia é muito maior pelo processos de irradiação. E a temperatura na superfície do Sol é de aproximadamente 15.000.000° C.

Por que ouvimos um som mais agudo quando este se aproxima e mais grave quando o mesmo som se afasta de nós?

Denomina-se efeito Doppler a alteração da freqüência notada pelo observador em virtude do movimento relativo de aproximação ou afastamento entre uma fonte de ondas e o observador.

Embora se trate de um fenômeno característico de qualquer propagação ondulatória, o efeito Doppler sonoro é mais comum em nosso cotidiano.

Quando um automóvel aproxima-se de nós buzinando, percebemos o som da buzina mais agudo (maior freqüência) do que perceberíamos se o veículo estivesse em repouso. Por outro lado, quando o automóvel afasta-se buzinando, percebemos um som mais grave (menor freqüência) do que perceberíamos se o veículo estivesse em repouso.

Desenhando as frentes de onda, percebe-se que quem está à direita da fonte recebe, num certo tempo, um número maior de ondas. Nesse caso, a freqüência do som se torna maior, isto é, produz um som mais agudo.
Para quem está à esquerda o número de ondas diminui, o que diminui a freqüência e torna o som mais grave.
É possível observar o efeito Doppler não apenas com o som, mas com qualquer outro tipo de onda, mesmo com a luz.
Em observações astronômicas o efeito Doppler permitiu verificar que as galáxias estão se afastando umas das outras com velocidades muito grandes, o que levou a conclusão de que o Universo está em expansão.

Por que em dias muito quentes temos a impressão de que o asfalto está molhado?

Isto ocorre porque, estando o asfalto muito aquecido, as camadas de ar próximas a ele apresentam densidade menor e, por causa disso, menor índice de refração do que as camadas situadas um pouco mais acima.

Assim, a luz solar incidente sofre sucessivas refrações nas camadas de ar com índices de refração diferentes, alcançando as camadas mais baixas com incidência superior ao ângulo limite e, portanto, sofrendo reflexão total antes de atingir o solo. Esta luz refletida, ao chegar em nossos olhos, dá origem a reflexos luminosos que parecem vir do asfalto, dando-nos a impressão de que ele está molhado.

Este mesmo fenômeno causa as miragens, vistas pelos viajantes nos desertos, quando julgam existir água sobre a areia aquecida.

Campos eletromagnéticas são prejudiciais à saúde?

É importante tomarmos consciência de como estamos imersos em ondas eletromagnéticas. Iniciando pelo Sol, a maior e mais importante fonte para os seres terrestres, cuja vida depende do calor e da luz recebidos através de ondas eletromagnéticas.

Além de outras, recebemos também: a radiação eletromagnética emitida, por átomos de hidrogênio neutro que povoam o espaço interestelar da nossa galáxia; as emissões na faixa de radiofreqüências dos "quasares" (objetos ópticos que se encontram a enormes distâncias de nós, muito além de nossa galáxia, e que produzem enorme quantidade de energia); pulsos intensos de radiação dos "pulsares" (estrelas pequenas cuja densidade média é em torno de 10 trilhões de vezes a densidade média do Sol).

Essas radiações são tão importantes que deram origem a uma nova ciência, a Radioastronomia, que se preocupa em captar e analisar essas informações obtidas do espaço através de ondas.

Há ainda as fontes terrestres de radiação eletromagnética: as estações de rádio e de TV, o sistema de telecomunicações à base de microondas, lâmpadas artificiais, corpos aquecidos e muitas outras.

A primeira previsão da existência de ondas eletromagnéticas foi feita, em 1864, pelo físico escocês, James Clerk Maxwell. Ele conseguiu provar teoricamente que uma perturbação eletromagnética devia se propagar no vácuo com uma velocidade igual à da luz.

Os cientistas estão desconfiados dos efeitos dos campos eletromagnéticos sobre o organismo. Daí surge uma duvida: telefone celular, forno de microondas e televisão podem causar câncer? Alguns acreditam que sim. A explicação é que todo aparelho elétrico produz um campo eletromagnético que poderia prejudicar a saúde. Mas ainda não há experiências cientificas que provem, ao certo, esse risco. Na dúvida, o melhor a fazer é nos prevenirmos contra essas radiações. O assunto tornou-se polêmico.

Estudos europeus feitos em ratos mostraram que quando são submetidos a intensos campos eletromagnéticos, aceleram-se o desenvolvimento de câncer. Outras pesquisas feitas com animais mostraram que os campos suprimem a produção de melatonina - hormônio que, entre outras coisas, pode inibir o crescimento de tumores. Mas, daí a dizer que isso pode causar câncer em humanos, já é uma longa distância.

Há cientistas que acreditam que as radiações podem ajudar no desenvolvimento da doença, mas não são a sua causa. Outras pesquisas afirmam que os campos podem afetar as informações genéticas do corpo humano, a produção de células nervosas e o sistema de autodefesa do organismo. Até uma antena de celular, ao emitir ondas eletromagnéticas, pode provocar problemas no cérebro.

O que já foi comprovado é que os campos eletromagnéticos produzem no corpo humano correntes elétricas e voltagens mais altas do que as que existem naturalmente no organismo. As correntes " naturais" são aquelas produzidas pelo próprio corpo, que fazem, por exemplo, o coração bater. Os efeitos no organismo dos campos externos vão depender da intensidade e da freqüência do campo. Campos de baixa freqüência (até 30 kHz) podem induzir correntes elétricas no organismo e, de acordo com alguns especialistas, causa câncer. No caso dos campos de alta freqüência (acima de 30 kHz), o organismo pode absorver calor dessas radiações, aumentando sua temperatura. O cristalino do olho e a rótula do joelho são as partes de maiores tendências. Há pistas de que campos de intensidade mais forte podem causar estresse. Vale lembrar ainda que a intensidade do campo decresce rapidamente com a distância.

No Brasil ainda não existe nenhum limite legal para exposição aos campos eletromagnéticos, ao contrário do que acontece em alguns países da Europa.

Por que o céu na Lua é escuro?

A luz que vem do Sol é branca, ou seja, é composta por todas as cores. A atmosfera é transparente e permite a passagem de todas estas cores até a superfície. No entanto, uma parcela da luz branca pode ser espalhada pelas moléculas que compõem o ar. Espalhamento é o processo em que a luz sofre um desvio na sua direção original quando encontra partículas pequenas.

Na atmosfera terrestre estas partículas são principalmente as moléculas de nitrogênio (N2) e de oxigênio (O2). A eficiência do espalhamento depende do comprimento de onda da luz, isto é, de sua cor. As moléculas do ar espalham muito mais a luz azul do que as de outras cores.

A luz que chega até nós pode vir diretamente do Sol, e neste caso ela é branca, ou pode ser resultado do espalhamento na atmosfera, e aí só veremos a luz azul espalhada. Por isso vemos o céu azul. Se a luz espalhada fosse de outra cor veríamos o céu de outra cor. Isto acontece, por exemplo, em Marte, onde a atmosfera é composta principalmente por dióxido de carbono (CO2) que espalha também comprimentos de onda maiores o que dá ao céu uma cor mais esverdeada. Acontece também no nascer e no pôr do Sol. Nestes momentos a luz do Sol atravessa grandes extensões da atmosfera mais baixa onde se encontra grande quantidade de partículas de sal e de poeira que são mais eficientes no espalhamento de luz de comprimento de onda maior, tornando o céu avermelhado.

E na Lua? Na Lua não existe uma atmosfera que espalhe a luz. Assim quando olhamos para o céu não vemos nenhuma luz, exceto quando olhamos para uma estrela ou outros objetos luminosos. E quando não vemos nenhuma luz vemos preto. Por isso o céu na Lua é escuro.

Por que a Lua não cai na Terra?

Todos os objetos se atraem gravitacionalmente e a força com que a Terra atrai a Lua é a mesma com que a Lua atrai a Terra.

A Lua gira em volta da Terra, e sua trajetória, isto é, o caminho que ela percorre pode ser considerado circular.

Para existir um movimento circular, é preciso que a força resultante aponte para o centro da circunferência, isto é, uma força centrípeta.

Então a Lua tem aceleração centrípeta, que muda a direção do movimento, isto é, a direção da velocidade, mas não muda o seu valor.

Dizemos que a Lua está em órbita ao redor da Terra e aí permanece. Para colocar um objeto em órbita ao redor da Terra, como fazemos com os satélites artificiais, devemos lançá-lo com uma certa velocidade mínima, chamada de “velocidade de escape”.

Só quando o objeto é lançado com velocidade maior ou igual à velocidade de escape ele pode “entrar em órbita” ao redor da Terra. A Lua tem uma velocidade maior do que a de escape. Além disso, a distância que ela percorre é bem grande, chegando a ser maior que toda a circunferência da terra! Ou seja, ela está caindo eternamente sobre a Terra mas, ao mesmo tempo em que cai, ela anda para o lado. Por isso nunca atinge a superfície da Terra. Observe a figura abaixo.

O que aconteceria se a força de atrito desaparecesse?

Se o atrito desaparecesse subitamente, muitas coisas às quais estamos acostumados sairiam erradas.

O físico francês, Guillaume, dá-nos uma descrição muito pitoresca do papel desempenhado pelo atrito:

“Muitos de vocês já observaram pessoas andando sobre uma superfície gelada e, sem dúvida, perceberam o quanto foi difícil para elas manter o equilíbrio. Isto nos leva a admitir que a Terra na qual vivemos e andamos apresenta, geralmente, uma preciosa propriedade, graças à qual nos mantemos de pé sem nenhum esforço particular. Dá-se o mesmo quando percorremos de bicicleta uma estrada escorregadiça ou quando um cavalo escorrega no asfalto e cai. Estudando esses fatos é que descobrimos as conseqüências do atrito. Os engenheiros esforçam-se para suprimi-lo nas máquinas e estão fazendo uma coisa certa. Na mecânica aplicada, o atrito é considerado muito indesejável – e, novamente, com muita razão, mas apenas em alguns setores especializados. Em todos os outros casos, devemos agradecer ao atrito. Permite-nos andar, sentar e trabalhar sem receio que livros caiam ao solo ou que as mesas deslizem até se chocar contra os cantos, ou que as canetas nos escapem dos dedos.

O atrito é tão comum que, com exceção de alguns casos raros, nunca é necessário chamá-lo, ele ocorre espontaneamente. É responsável pelo equilíbrio. Os carpinteiros aplainam o assoalho de maneira que as mesas e cadeiras permaneçam firmes.

Quando arrumamos uma mesa, os pratos e copos permanecem onde estão sem que nós tenhamos que nos preocupar com eles, a não ser que nos encontremos num navio sacudido por um mar revolto.

Imaginemos agora que eliminamos todo atrito. Então, nada ficaria onde está, quer uma imensa lasca de pedra, quer um minúsculo grão de areia. Todas as coisas escorregariam e rolariam até se encontrar num único e mesmo nível. Se não houvesse atrito, a Terra pareceria uma bola lisa, com a forma de uma gota de água.”

Acrescente-se que, na ausência de atrito, os pregos e parafusos soltar-se-iam das paredes, não poderíamos segurar nada, os redemoinhos nunca parariam, e som algum cessaria, continuando como um eco ininterrupto a ressoar pelas paredes de uma sala, por exemplo, sem enfraquecer.

As calçadas cobertas de gelo mostram-nos que o atrito é imensamente importante. Pessoas que saem de casa, nesse clima, encontram-se numa situação de desamparo, tomados pelo receio de cair. Eis alguns exemplos, retirados de artigos de jornais antigos:

"Devido ao rigoroso inverno, as ruas e o tráfego de bondes de Londres encontraram notáveis dificuldades. Quase 1.400 pessoas já foram hospitalizadas com fraturas. Perto de Hyde Park, três carros, devido a colisão com dois bondes, explodiram e foram consumidos pelas chamas.”

“Muitos acidentes têm ocorrido em Paris devido ao clima inclemente.”

Contudo, o atrito quase desprezível do gelo encontra uma excelente aplicação técnica. Um exemplo, é o trenó comum. Um melhor exemplo é oferecido pelos assim chamados caminhos de gelo utilizados para transportar toras de madeira até a estação da estrada de ferro ou até as balsas. Nessas estradas, dois cavalos podem puxar sobre os trilhos de gelo liso e escorregadio, um trenó com o carregamento de até 70 toneladas.

Quanto pesa uma nuvem?

As nuvens parecem ser leves e fofinhas. Olhando para o céu num dia nebuloso, elas aparentam ser algo frágil a flutuar sobre as nossas cabeças. Mas na verdade as aparências podem enganar!

Em média, uma nuvem mede cerca de 1.300 metros com uma densidade de 1.003 kg por cada m³, cerca de 0,4% menos que o ar que a circunda, sendo esse o motivo pelo qual ela flutua.

Algumas nuvens mais carregadas chegam a pesar tanto que a melhor maneira para termos noção de seu peso é compará-las aos elefantes. Aliás, muitos deles.

De acordo com a meteorologista Margaret "Peggy" LeMone, ligada ao Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica dos EUA, NCAR, nuvens do tipo cúmulos chegam a armazenar até 550 toneladas de água. Segundo a pesquisadora, considerando que um elefante pese cerca de 6 toneladas, uma pequena nuvem desse tipo equivale a nada menos que 100 elefantes.

Considerando uma típica tempestade, LeMone estima que o volume de água armazenado nas nuvens pode ser equivalente ao peso de 200 mil elefantes. Toda essa água fica armazenada na forma de minúsculas gotículas, mantidas em suspensão pela ascensão do ar quente.

Se você ficou preocupado com a possibilidade de 200 mil elefantes desfilarem sobre sua cabeça em um dia de tempestade, ainda não viu nada. LeMone foi ainda mais longe e calculou o peso de um furacão. Para isso multiplicou o peso de 1 metro cúbico de água pelo volume do furacão e o resultado foi surpreendente.

Segundo LeMone, um furação típico pesa aproximadamente 40 milhões de elefantes. “Em outras palavras, o volume de água contido em um furacão é maior que todos os elefantes da Terra juntos e talvez mais do que todos os elefantes que já viveram em nosso planeta”.

Da próxima vez que olhar para uma nuvem de tempestade, avalie bem a qualidade do seu guarda-chuvas e veja se ele está apto a suportar todo esse peso.

Como é possível uma simples âncora segurar um transatlântico?

Um transatlântico preso por uma ancorazinha parece piada, mas não é. A principal força que age sobre o navio parado é a das correntes marinhas.

A âncora é parcialmente enterrada na areia e imobiliza a embarcação. Basta uma de 20 toneladas para segurar um navio de 100.000 toneladas.

Quando a corrente empurra o navio, o atrito da âncora com o fundo arenoso é suficiente para equilibrar a força do mar e manter a embarcação praticamente imóvel.

Por que a água aumenta de volume ao congelar?

Até 4^OC, o resfriamento da água é acompanhado pela diminuição do volume. A partir daí até o congelamento total, a 0^oC, a água aumenta de volume aproximadamente 9% e fica menos densa.

Essa característica, por sinal única da água, ocorre devido à estrutura eletromagnética de seus átomos, unidos pela chamadas pontes de hidrogênio.

Na forma sólida, todas as moléculas estão unidas por pontes, formando uma estrutura vazada, leve como o ar, que passa a ocupar mais espaço.

É por este motivo que, em países onde o inverno é rigoroso, os lagos e rios se congelam na superfície, a água de máxima densidade encontra-se no fundo, isto é, a 4^oC. Se a água não apresentasse esta irregularidade, os rios e lagos se congelariam totalmente, causando danos irreparáveis às plantas e animais aquáticos.

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O ar tem peso?

O ar é mais pesado do que parece.

Em condições normais, a uma altura equivalente ao nível do mar, o gás que respiramos pesa 1,3 kg/m³.
O peso conjunto de todas as moléculas da camada de atmosfera que rodeia a Terra é calculado em 5 trilhões de toneladas.

Como funciona um detector de metais?

Um detector de metais consiste basicamente em uma bobina enrolada num núcleo de ferro. A bobina é percorrida por uma determinada corrente elétrica, que gera um campo magnético.

Quando o detector é aproximado de um objeto metálico, ocorre uma variação no fluxo magnético através do objeto, induzindo nele uma corrente elétrica.

Essa corrente elétrica gera um campo magnético variável, que induz uma corrente na bobina, de intensidade diferente daquela que a percorre.

De acordo com o eletromagnetismo, quando o fluxo magnético varia na superfície de uma bobina, surge uma corrente elétrica, denominada corrente induzida. Esta, por sua vez, também tem um campo que interfere com o primeiro.

Essa variação na corrente é registrada por um amperímetro que, por sua vez, acusa a presença do objeto metálico, através de um alarme sonoro.

Por que os planetas são redondos?

Os planetas são formados pela aglomeração de matéria espalhada no espaço, sejam elas sólidos ou gases.

Por exemplo: duas “pedras” ficam girando em torno do sol, de repente elas se coincidem no mesmo lugar até que uma é atraída pela outra (Força Gravitacional), e ficam presas uma a outra. Com uma sucessão de atrações como essa, o núcleo é formado e com o aumento da massa desse corpo, a força gravitacional também aumenta, pois esta é diretamente proporcional a massa.

Quanto maior a força gravitacional de um corpo, maior é sua atração por partículas e gases, sem falar que maior também é a sua tendência de formação de uma esfera, porque as partes mais salientes tendem a rolar para as reentrâncias, ou esmagar a matéria colocada nas camadas inferiores.

Pense no seguinte exemplo: quando estiver na praia tente fazer um monte de areia o mais alto possível (isso com a areia seca), assim você verá que os grãos de areia escorregarão e cairão o máximo possível, porque todas as partículas tendem a ficar o mais próximos do centro de gravidade, que é o centro do planeta, devido a força gravitacional. Isso é o principal fator responsável pelo formato quase circular dos planetas.

Outro fator que contribui para que os planetas sejam redondos são as marés e a rotação (no caso da Terra), que induzidas pelo Sol, fazem com que os planetas fiquem mais redondos. Sem falar que as temperaturas elevadas também contribuem para a esfericidade dos planetas, pois derretem as rochas, fazendo com que elas se tornem líquidas e ganham a forma de esfera, pois esta é a geometria mais estável e com menor energia de todas.

Por que as nuvens ficam suspensas no ar?

Nuvens são feitas de gotículas condensadas de água, isto é, são mais densas do que o ar. Por que então, flutuam?

A suspensão das nuvens no ar, se explica porque elas são formadas pelas correntes de convecção ascendentes do ar, isto é, "vento que sobe".

O calor da terra que faz um bolsão de ar subir na atmosfera carregado de umidade. Ao atingir certa altitude, a temperatura menor faz esta umidade se condensar em gotículas de água, mas a corrente ascendente de ar continua subindo e consegue suportar cada gotícula individualmente fazendo-as subir mais ainda. Somente quando esta corrente de ar diminui e/ou as goticulas crescem acima do valor suportável pela corrente de ar é que elas começa a cair na forma de chuva.

Em média, uma nuvem mede cerca de 1.300 metros com uma densidade de 1.003 kg por cada m³, cerca de 0,4% menos que o ar que a circunda, sendo esse o motivo pelo qual ela flutua.

Como funcionam as usinas hidrelétricas?

A força hidrelétrica começou a ser utilizada em meados do século 20, mas a idéia de usar a água para gerar energia existe há milhares de anos. Uma usina hidrelétrica é, na verdade, um moinho de água gigante.

Há mais de 2.000 anos, os gregos utilizavam moinhos de água para transformar trigo em farinha. Estes antigos moinhos de água são como as turbinas modernas, que giram quando o fluxo de água atinge as lâminas.

As usinas hidrelétricas são construídas em locais onde se pode melhor aproveitar as influências e os desníveis dos rios, que geralmente estão distantes dos centros consumidores. O sistema eletroenergético brasileiro opera de forma coordenada, buscando dessa forma minimizar os custos globais de produção de energia étrica.

Um dos destaques no Brasil é a Usina Hidrelétrica de Itaipu Binacional, maior produtora de energia no mundo, e um empreendimento binacional - desenvolvido pelo Brasil e pelo Paraguai no rio Paraná.

O Brasil está entre os cinco maiores produtores de energia hidrelétrica no mundo, segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).

A usina de Itaipu é, atualmente, a maior usina hidrelétrica do mundo em geração de energia. Com 20 unidades geradoras e 14.000 MW de potência instalada, fornece 16,4% da energia consumida no Brasil e abastece 71,3% do consumo paraguaio.

Itaipu produziu em 2010 um total de 85.970.018 Megawatts-hora (85,97 milhões de MWh), o suficiente para suprir todo o consumo do Paraná durante três anos e sete meses. Ou então, os três Estados da região Sul por um ano e dois meses. O mesmo volume ainda abasteceria a demanda de Portugal por energia elétrica durante um ano e oito meses.

O recorde histórico de produção de energia ocorreu em 2008, com a geração de 94.684.781 Megawatts-hora (MWh). O recorde anterior foi em 2000, quando Itaipu gerou 93.427.598 MWh.

O princípio básico de uma usina hidrelétrica, é usar a força de uma queda d'água para gerar energia elétrica. Essas usinas possuem enormes turbinas, parecidas com cata-ventos gigantes, que rodam impulsionadas pela pressão da água de um rio represado. Ao girar, as turbinas acionam geradores que produzirão energia. No Brasil, as hidrelétricas são as principais responsáveis pela luz que não nos deixa no escuro.

Os componentes básicos de uma usina hidrelétrica convencional são:

* barreira - a maioria das usinas hidrelétricas utiliza uma barreira que segura a água e cria um grande reservatório.

* canal - os portões da barreira se abrem e a gravidade puxa a água através do duto que vai para a turbina. A água gera pressão ao passar pelo duto;

* turbina - a água atinge as grandes lâminas da turbina, fazendo-as girar. A turbina é acoplada a um gerador localizado acima dela. O tipo mais comum de turbinas para as usinas hidrelétricas é a Francis, que se parece com um grande disco com lâminas curvas. Uma turbina pesa cerca de 172 toneladas e gira numa taxa de 90 rotações por minuto (rpm), de acordo com a FWEE (Foundation for Water & Energy Education);

* geradores - as lâminas da turbina giram e movimentam uma série de ímãs dentro do gerador. Ímãs gigantes rodam por molas de cobre e produzem corrente alternada (AC) ao mover os elétrons;

* transformador - o transformador dentro da casa de força transforma a corrente alternada em uma corrente de alta-voltagem;

* linhas de energia - quatro fios saem de cada usina de energia: as três fases de energia, que são produzidas simultaneamente, mais um fio neutro ou terra comum para os três;

* fluxo de saída - a água usada passa por algumas tubulações e volta para o rio;

A água no reservatório é considerada energia armazenada. Quando o portão se abre, a água que passa pelo duto se torna energia cinética. A quantidade de eletricidade gerada é determinada por vários fatores. Dois destes fatores são o fluxo de água e a quantidade de cabeças hidráulicas. A "cabeça" se refere à distância entre a superfície da água e as turbinas. O aumento da cabeça e do fluxo gera mais eletricidade. A cabeça depende da quantidade de água no reservatório.

Quando há um período grande de seca, os rios perdem volume e o nível do reservatório das usinas cai, diminuindo a força da queda d'água. Assim, as turbinas giram mais lentamente e produzem menos energia. Após a crise de 2001, o governo ampliou os planos para construir usinas movidas a queima de gás natural.

Por que pássaros que pousam em fios de alta tensão não são eletroculados?

Muitas pessoas ficam intrigadas ao verem um pássaro pousado em fio de alta tensão, sem ser eletrocutado.

Este fato é possível porque quando o pássaro pousa na rede elétrica suas duas patas ficam apoiadas no mesmo fio. Nessa situação, deve-se considerar o corpo do pássaro pousado no fio como uma ramificação de um circuito elétrico, cuja resistência é tremenda comparada com a outra ramificação do circuito, ou seja, a pequeníssima distância entre as patas do pássaro. Portanto, a intensidade da corrente elétrica passando pelo seu corpo é insignificante e conseqüentemente, inofensiva.

A corrente elétrica que passa através de um organismo vivo é a única responsável pela morte de suas células. Uma vez que o organismo possui uma resistência elétrica definida, a corrente que passa através do mesmo é determinada por sua voltagem nominal.

O que faz a corrente elétrica fluir é a diferença de potencial entre dois pontos.

A história é diferente quando o pássaro toca qualquer parte do corpo em outro lugar enquanto mantém os pés no fio. Se ele encostar a asa em um poste e continuar usando a linha como poleiro, por exemplo, a diferença de potencial chega a 7.600 Volts. Isso geraria uma corrente violenta, capaz de transformar o pobre animal em uma porção bem torrada de passarinho.

Já quando eles pousam na superfície dos transformadores eles são praticamente torrados porque provocam uma súbita diferença de potencial entre o transformador que está em contato com o poste e logo com o solo.

É justamente por esse motivo que os técnicos que fazem a manutenção da rede elétrica tomam todos os tipos de precaução enquanto trabalham - a principal delas é manter uma distância segura do poste na hora do conserto.

Por que a pressão do pneu de bicicleta é maior que a do pneu de trator?

O pneu da bicicleta tem área menor.

E, segundo uma lei da Física, quanto menor a área, maior a pressão (pressão = força sobre área).

Um pneu do tipo utilizado nas bicicletas de corrida com 10 marchas, por exemplo, precisa de 5.600 a 6.300 gramas por centímetro quadrado (80 a 90 libras por polegada quadrada) para manter a rigidez, enquanto um trator consegue o mesmo resultado com uma pressão entre 700 e 1.400 gramas por centímetro quadrado (10 e 20 polegadas por centímetro quadrado).

Como é fabricado o gelo seco?

Gelo-seco é o nome popular para o dióxido de carbono solidificado ao ser resfriado a uma temperatura inferior a -78,5ºC.

O processo de fabricação começa com a liquefação do gás, mediante sua compressão em tanques e resfriamento até -20ºC. A seguir elimina-se bruscamente a pressão.
Ao expandir-se, o gás restante no tanque absorve tanto calor que o líquido se solidifica a uma temperatura de -78,5ºC.

Se o ar quente sopra sobre o gelo-seco, forma-se uma nuvem branca densa, que permanece ao nível do chão, efeito às vezes utilizado no teatro.
O gelo-seco também é usado como recurso de refrigeração. À medida que o gelo-seco aquece, ele transforma-se em dióxido de carbono gasoso - e não em líquido. A temperatura muito gelada e a característica de passar diretamente para o estado gasoso (sublimação) fazem do gelo-seco uma excelente opção para refrigeração.

Por exemplo, se você quer atravessar de um ponto a outro do Brasil com uma carne (ou outro produto) congelada, você pode cobri-la com gelo-seco. O produto ficará congelado a viagem inteira até chegar ao destino - e nada ficará molhado, diferente do que aconteceria se fosse usado gelo normal (à base de água).

Qual é a velocidade de queda da chuva?

A cada segundo, caem sobre a Terra em forma de chuva, 16 bilhões de litros de água.

A altitude mínima das nuvens de chuva é de 1.200 metros. Um objeto que tenha o mesmo peso e tamanho de uma gota de chuva, quando cai dessa altura, se acelera continuamente e cai ao chão a uma velocidade de 558 km/h. Certamente, qualquer objeto que se choque com o chão a essa velocidade, provocará um grande dano. Se a chuva caísse da mesma forma, todas as terras cultivadas seriam destruídas, áreas residenciais, casas e carros seriam danificados, as pessoas não poderiam andar sem tomar as devidas precauções.

Notem que esses cálculos foram feitos apenas para as nuvens de 1.200 metros de altura, ao passo que existem também nuvens de chuvas a uma altitude de 10.000 metros. Uma gota de chuva caindo dessa altura certamente alcançaria uma velocidade destrutiva.

Mas, não é como funciona; não importa de que altura a chuva caia, a média de velocidade de chuva é de apenas 8-10 km/h quando alcança o solo. A razão para isto é a forma especial que suas gotas têm. Esta forma especial aumenta o efeito de fricção da atmosfera e impede a aceleração quando as gotas de chuva atingem a uma certa velocidade "limite". (Hoje em dia, os paraquedas são desenhados usando-se essa técnica).

Nas camadas atmosféricas onde a chuva começa, a temperatura pode atingir a - 400º C. Apesar disto, as gotas de chuva nunca se transformam em partículas de gelo, o que poderia significar uma ameaça fatal para as coisas vivas sobre a terra. A razão para isto é que a água na atmosfera é água pura. Como é sabido, a água pura dificilmente congela, mesmo em temperaturas bem baixas.

Por que o som se propaga mais depressa na água?

A água é altamente elástica e muito mais condensada do que o ar; por isso, as ondas sonoras se propagam muito mais depressa.

O som se propaga em ondas a partir de uma fonte emissora, que comprime uma pequena massa de ar mais próxima em um volume menor.

Sendo elástico, o ar tende a se expandir novamente tão logo a compressão acabe. Nessa expansão, a primeira massa de ar colide com outra, porção adjacente, que por sua vez repete o processo. Quanto mais elástico o meio, maior a velocidade.

A água, além de altamente elástica, é mais condensada do que o ar, com moléculas muito próximas uma das outras, o que encurta o tempo entre as colisões que transmitem a onda sonora.

A primeira tentativa séria de medir a velocidade do som em um líquido foi feita no século XIX pelo físico suíço Daniel Colladon. A velocidade média encontrada foi de 1.435 metros por segundo.

No ar, a velocidade é de 331,45 metros por segundo.

Como diferenciar uma estrela de um planeta?

Olhando para o céu a noite, a maioria das pessoas acha que os astros presentes, além da Lua, são as estrelas. Ledo engano!

Além da Lua e das estrelas, estão presentes também os planetas do nosso sistema solar, sendo que os mais visíveis são Vênus e Marte.

Mas como diferenciar um planeta de uma estrela?

Ao olharmos o céu noturno com atenção, conseguimos observar: estrelas que parecem "piscar" e outras com brilho fixo.

As estrelas "piscantes" são estrelas mesmo. A "estrelas" com brilho fixo são planetas.

O pisca-pisca das estrelas no céu noturno é causado por turbulências na atmosfera da Terra.

A imagem de uma estrela é basicamente um ponto de luz no céu. Quando a atmosfera se agita, a luz emitida por uma estrela sofre um efeito de refração e é desviada em diversas direções. Por isso, a imagem da estrela sofre leves alterações de brilho e posição, e ela fica “piscando”.

Para que serve o aerofólio de um carro de Fórmula 1?

A função do aerofólio é diminuir as turbulências causadas pelo vento. Graças a ele, os carros de corrida alcançam velocidades maiores sem necessidade de motores mais potentes.

O segredo está na aerodinâmica; os aerofólios tem a forma das asas dos aviões, só que montados ao contrário.

A cauda do avião tem duas pequenas asas, chamadas estabilizadores (o vertical, com o leme, e o horizontal, com profundores), que o piloto usa para controlar a direção do avião. Ambos são aerofólios simétricos e têm grandes flapes, controlados pelo piloto para alterar suas características de sustentação.

Enquanto, nos aviões, a borda posterior das asas é virada para baixo, nos carros de fórmula 1 é virada para cima. Assim, o ar flui por baixo do aerofólio mais rapidamente, a uma pressão menor do que por cima.

Com isso, o ar que flui por cima cria uma pressão aerodinâmica – da ordem de centenas de quilos – que comprime o carro contra o asfalto e garante a estabilidade. A pressão ideal é conseguida variando-se o ângulo de montagem.

Por que é que existe dia e noite?

A Terra não se encontra parada no espaço, apresenta dois movimentos:

* o de translação, que esta realiza em torno do Sol;

* o de rotação, que realiza em torno do seu próprio eixo.

O dia e a noite acontecem devido ao movimento de rotação da Terra. Este movimento demora 24 horas, ou seja, um dia.

O sol ilumina a Terra, mas como esta se encontra girando continuamente, os raios solares não atingem com a mesma intensidade toda a sua superfície.

Na parte da Terra que se encontra virada para o Sol e que está totalmente iluminada, é dia. Enquanto que na outra parte será a noite, pois os raios solares não conseguem atingir essa superfície, não recebendo luz, ficando sem iluminação.

É possível atravessar a Terra através de um poço?

Se um poço de 7 m de diâmetro fosse escavado através da Terra, um tijolo que caísse dentro dele teoricamente iria oscilar para sempre de uma extremidade a outra.

A medida que o tijolo fosse descendo, sua velocidade aumentaria, devido a atração gravitacional. Ao passar pelo centro da Terra sua velocidade alcançaria o máximo; a partir desse ponto começaria a frear, pois então estaria sendo atraído em sentido inverso pela gravidade, até alcançar a boca oposta do poço. Dali voltaria a cair ou a subir, como se tivesse sido jogado novamente e assim sucessivamente.

Para que isso acontecesse, o poço ideal teria de ser feito de pólo a pólo, a fim de que a rotação da Terra não interferisse no movimento, seria necessário o vácuo no interior do buraco, para que não houvesse resistência do ar; e finalmente, o tijolo teria de ser resistente ao calor do interior da Terra.

Observadas essas condições, calcula-se que a viagem de um lado a outro do poço demoraria cerca de 45 minutos.

Como é gerada a eletricidade nos peixes elétricos?

A capacidade de certas espécies de peixes de produzir eletricidade eqüivale a um ‘sexto sentido’ utilizado para localizar e capturar presas e também como defesa contra predadores.

Entre esses peixes, destacam-se as arraias, torpedos, enguias e ainda o poraquê, encontrado na Amazônia.

poraquê

Os órgãos elétricos localizam-se ao longo de quase todo o corpo e são capazes de gerar descargas de até 600 Volts. Derivam de tecidos musculares modificados, que, em vez de usar impulsos elétricos para se contrair, como fazem os músculos comuns, liberam essa energia para o meio ambiente.

Surge assim, à volta do peixe, um campo elétrico que, ao ser modificado pela presença de um corpo estranho, alerta o peixe, e este então emite uma descarga elétrica no intruso.

arraia elétrica

A arraia-elétrica atordoa suas presas aplicando-lhes uma potente descarga, de até 220 V, produzida em órgãos especiais existentes na cabeça e no dorso.

ornitorrinco

O ornitorrinco, animal que vive na Austrália e que constitui uma forma de transição entre répteis e mamíferos, localiza as presas por atividade elétrica. Os órgãos sensoriais responsáveis por isso distribuem-se nas bordas do bico.

Mais da metade do corpo de uma enguia está disposto como uma bateria de automóvel. Há filas e filas de pequenas chapas envolvidas por um líquido. Numa bateria, as chapas são de metal.

enguia elétrica

Numa enguia, são de matérias vivas, algo assim como músculos.

Para conseguir uma forte corrente elétrica de uma bateria, basta ligá-la com um fio de cobre. A parte elétrica de uma enguia é ligada da mesma forma. Cordas vivas, chamadas nervos, tomam o lugar dos fios.

Uma enguia pode produzir uma corrente elétrica de forma circular indo de sua cabeça, através da água, até sua cauda, e de volta através de seu corpo até sua cabeça novamente. Essa corrente pode ser forte o bastante para repelir um homem. Os cientistas conseguem ligar lâmpadas elétricas com ela. Porém, eles têm o cuidado de se proteger com luvas de borracha para evitar os choques.

A enguia-elétrica é um dos poucos animais capazes de abater suas presas por eletrocução (descarga elétrica). Esse peixe que vive nos rios da Amazônia, chega a atingir 2,5 m de comprimento e pesar até 22 Kg. Possui três pares de órgãos elétricos ao longo de cada dorso, podendo com eles gerar uma descarga de baixa intensidade, que usa para enxergar o ambiente a sua volta. Quando em perigo ou durante a caça, a enguia-elétrica consegue descarregar de uma só vez os órgãos elétricos, produzindo um choque de 600 V durante 0,2 s. Isso é suficiente para atordoar um ser humano.

Serpente elétrica não é realmente o nome adequado para essa criatura. Embora pareça pertencer à família das serpentes, é como se fosse um peixe. Porém não possui guelras para respirar. Em vez disso, ela sobe à superfície para tomar ar.

Por que as bolas de golfe têm cavidades?

Originalmente, as bolas de golfe eram lisas, mas os jogadores perceberam que as bolas mais velhas, que tinham cortes, inchaços e talhas pareciam ir mais longe.

Em algum momento, um especialista em aerodinâmica deve ter observado este fato e percebeu que os cortes estavam agindo como "turbuladores", eles induziam a turbulência na camada de ar próxima à bola. Em algumas situações, uma camada de fronteira turbulenta reduz a resistência do ar.

A bola de golfe é cheia de pequenos buracos porque os sulcos, ou alvéolos, diminuem a resistência do ar. Assim, ela consegue atingir uma distância quase duas vezes maior do que uma bola lisa do mesmo tamanho, feita com material idêntico.

Quando uma esfera lisa ou perfurada é lançada, seu deslocamento provoca a formação de várias correntes de ar, que, por atrito, dificultam a movimentação para frente. No caso da bola de golfe, cada um dos cerca de 330 alvéolos criam uma pequena turbulência. São minicorrentes de ar que se somam e acabam empurrando a corrente principal, a maior e a que mais espalha, para trás.

Assim, a resistência do ar, que tende a frear a bola, passa a ser menor. A bola pode, então, se deslocar por uma longa distância.

Por que os pólos magnéticos da Terra não coincidem com os pólos geográficos?

Os pólos magnéticos da Terra não coincidem com os pólos geográficos devido à movimentação de cargas elétricas, que desloca o eixo magnético do planeta.

Em 1600, o médico e físico inglês William Gilbert (1544-1603) descobriu que o globo terrestre tinha as mesmas características magnéticas de um ímã.

Foi ele quem concluiu que uma bússola se alinha na direção norte-sul por ser esta direção aproximada do eixo magnético da Terra. Os pontos em que esse eixo corta a superfície terrestre não são fixos; os chamados pólos geomagnéticos distam cerca de 800 quilômetros dos pólos geográficos.

Atualmente, a teoria mais aceita para explicar o geomagnetismo é a do físico alemão Walter Maurice Elsasser, nascido em 1904. Ele afirmou que o campo magnético da Terra é gerado por correntes elétricas que fluem no núcleo metálico e líquido do planeta. A movimentação desse líquido, ao fazer com que as correntes elétricas mudem de direção constantemente, causaria a variação do campo magnético.

Como funciona a garrafa térmica?

Garrafa térmica ou vaso de Dewar é um aparelho com o objetivo de conservar a temperatura do seu conteúdo, no maior intervalo de tempo possível.

Logo, para entender como funciona a garrafa térmica, devemos saber que as paredes dessa garrafa não devem permitir a passagem de calor através delas.

A propagação de energia térmica se efetua por três modos diferentes: condução, convecção e radiação.

Para evitar trocas de calor por condução, a ampola interna da garrafa é feita de vidro (mau condutor de calor) com paredes duplas, entre as quais se faz vácuo, que quase não conduz calor, já que há poucas moléculas para realizar essa tarefa.

Para isolar a garrafa das possíveis correntes de convecção (processo que ocorre com movimento de partículas), coloca-se uma tampa bem fechada.

A troca de calor por radiação é evitada espelhando as superfícies interna e externa da ampola, assim, as ondas eletromagnéticas são refletidas, tanto do conteúdo para fora como do ambiente para dentro da garrafa.

Desta maneira, a temperatura no interior da garrafa é mantida por algumas horas. Mas, como a vedação não é perfeita, com o tempo o líquido vai esfriando ao entrar em equilíbrio térmico com o meio exterior.

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