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

Como funcionam as placas solares?

Placas solares ou painéis solares fotovoltaicos são dispositivos utilizados para converter a energia da luz do Sol em energia elétrica.

Os painéis solares fotovoltaicos são compostos por células solares, já que captam a luz do Sol. Estas células são, por vezes, chamadas de células fotovoltaicas, ou seja, criam uma diferença de potencial elétrico por ação da luz.

As células solares contam com o efeito fotovoltaico (criação de tensão elétrica ou de uma corrente elétrica correspondente num material, após a sua exposição à luz) para absorver a energia do Sol e fazem a corrente elétrica fruir entre duas camadas com cargas opostas.

Existem dois tipos de placas solares. O primeiro utiliza a luz do Sol apenas para aquecimento, geralmente de água. Essa placa consiste em uma superfície escura, que absorve a energia do Sol e a transforma em calor.

O outro tipo de placa solar é aquele que converte a energia do Sol diretamente em eletricidade. Ela é composta de células solares, feitas de materiais semicondutores como o silício. São as chamadas células fotovoltaicas.

Quando as partículas da luz solar (fótons) colidem com os átomos desses materiais, provocam o deslocamento dos elétrons, gerando uma corrente elétrica, usada para carregar uma bateria. Geradores elétricos como esses são cada vez mais usados em aparelhos eletrônicos e em satélites.

Fora da atmosfera terrestre, um sistema de placas solares é capaz de absorver 14% da energia solar que incide sobre elas. Cada metro quadrado de coletor fornece 170 Watts (pouco menos que três lâmpadas comuns de 60 Watts).

Atualmente, os custos associados aos painéis solares, que são muito caros, tornam esta opção ainda pouco eficiente e rentável. O aumento do custo dos combustíveis fósseis, e a experiência adquirida na produção de células solares, que tem vindo a reduzir o custo das mesmas, indica que este tipo de energia será tendencialmente mais utilizado.

Como economizar energia elétrica e preservar melhor os alimentos usando a geladeira?

A função de uma geladeira é manter a temperatura dos alimentos abaixo da temperatura ambiente, retirando calor deles.

Numa geladeira, o mecanismo que retira calor fica localizado no congelador. Ele retira calor do ar que está no congelador e o ar, por sua vez, retira calor dos alimentos.

Para que esse processo ocorra com eficiência, o ar precisa circular dentro da geladeira: o ar frio precisa se deslocar do congelador até os alimentos.

Como isso é possível? Simplesmente colocando o congelador na parte superior, pois o ar frio, sendo mais denso, desce e troca de lugar continuamente com o ar que se aquece em contato com os alimentos. Forma-se, assim, uma corrente de convecção. Se o congelador ficasse embaixo, o ar mais frio ficaria concentrado lá e não subiria. A troca de calor seria, então, pouco eficiente.

A fim de permitir a convecção, as prateleiras das geladeiras são feitas de grade metálica vazada e não de vidro ou outro material maciço.

Como o ar frio vem de cima para baixo, então, os alimentos mais perecíveis (prontos para o consumo) devem ficar bem pertinho do congelador. Nas prateleiras intermediárias, coloque os produtos que estão semi-prontos e na parte debaixo os alimentos crus, como as verduras e as frutas.

Não coloque toalhinhas de plástico nas prateleiras e nem excesso de produtos para não dificultar a passagem do ar.

Facilitando a corrente de convecção dentro da sua geladeira, o motor trabalhará menos e o consumo de energia elétrica será menor.

Um saco plástico transparente com água afasta moscas?

Na verdade, um saco plástico transparente cheio de água funciona como um excelente repelente não apenas para moscas, mas contra qualquer inseto que voe. Isso acontece porque os insetos percebem o objeto como se ele fosse um espelho e mudam a trajetória de seu vôo. A refração da água amplifica cores e movimentos, que confundem os olhos das moscas, afastando-as de forma ecológica e sem recorrer a pesticidas.

Ao entrar em um lugar qualquer e topar com o saco cheio d'água, a mosca vê sua imagem refletida no líquido. Por instinto ou mesmo por susto, ela pára e sai do ambiente.

É mais ou menos a mesma coisa que acontece quando deparamos com um espelho que reflete a luz do Sol. Se somos atingidos pelos raios solares, isso nos incomoda, e nosso impulso inicial é dar meia-volta ou desviar o caminho, até mesmo como medida de precaução.

A comprovação científica desse antigo hábito popular surgiu quando alguns pesquisadores da USP notaram o costume de bares e restaurantes usarem o tal saco d'água para afugentar os insetos. Intrigados, eles decidiram fazer vários testes com a mosca doméstica para comprovar se havia ou não fundamento naquela prática. Não deu outra: depois de uma série de medições, os cientistas publicaram trabalhos em revistas acadêmicas especializadas validando a receita popular.

Como a energia elétrica que utilizamos chega até nossas casas?

Poucos são os países que dispõe de condições naturais que favorecem o aproveitamento em grande escala da hidroeletricidade, porém o Brasil está entre os que mais dispõe dessas condições, junto com a China, o Canadá e os Estados Unidos.

Usina Hidrelétrica de Itaipu

O Brasil destaca-se mundialmente nessa categoria, possuindo a maior usina do mundo em capacidade de geração de eletricidade que é a Usina de Itaipu, considerada uma das Sete Maravilhas do Mundo Moderno, situada no rio Paraná, na divisa do Brasil com o Paraguai.

A Itaipu produz energia elétrica pelo aproveitamento da energia potencial gravitacional (altura de queda) da água contida em uma represa elevada. Esta energia está presente na natureza e pode ser aproveitada em desníveis acentuados ou quedas d’água. Itaipu apresenta um desnível de quase 115 metros.

Antes de se tornar energia elétrica, a energia deve ser convertida em energia cinética (movimento). O dispositivo que realiza essa transformação é a turbina. A turbina consiste basicamente em uma roda dotada de pás, que é posta em rotação ao receber a massa de água. Algumas turbinas como as de Itaipú chegam a medir 20 metros de diâmetro.

O último elemento dessa cadeia de transformações é o gerador, que converte o movimento rotatório da turbina em energia elétrica.

Com 20 unidades geradoras e 14 mil Megawatt de potência instalada, Itaipu fornece 16,4% da energia consumida no Brasil e abastece 71,3% do consumo paraguaio.

Itaipu produziu em 2010 um total de 85.970.318 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.

A energia gerada pela Itaipu e destinada ao mercado brasileiro é transmitida por Furnas Centrais Elétricas até o estado de São Paulo, de onde pode ser distribuída para as cinco regiões brasileiras, inclusive Norte e Nordeste.

A cidade de Foz do Iguaçu, sede da margem brasileira da usina, é abastecida com energia da Companhia Paranaense de Energia (Copel).

Cidade de Foz do Igauçu

A capacidade instalada (potência) da Itaipu é de 14 mil Megawatts (MW). São 20 unidades geradoras de 700 MW cada.

Das 20 unidades geradoras, dez geram em 50 Hz, que é a freqüência paraguaia, e dez em 60 Hz, freqüência utilizada no Brasil. Existe uma estação conversora, no lado brasileiro, para transformar em 60 Hz a energia gerada em 50 Hz que não é utilizada pelo Paraguai.

Para que ocorram poucas perdas na transmissão por longas distâncias, no local em que a usina produz a energia, ela é transformada, ou seja, sua tensão é modificada.

Assim, a tensão enviada da usina até os centros de consumo é muito alta. Existem linhas de transmissão de energia que operam com 80 mil, 150 mil, 250 mil e até 765 mil Volts.

Obviamente, esta tensão é extremamente perigosa: se fosse levada diretamente até nossa casa, não precisaríamos sequer tocar nos fios para levar choques mortais. A simples aproximação de um fio com tais tensões faria com que saltassem faíscas, fulminando-nos instantaneamente.

Assim, a energia, para chegar até nossa casa, passa por uma série de transformações, entrando em ação dispositivos que, justamente por sua função, são denominados transformadores.

A energia que vem de Itaipu para São Paulo percorre 900 quilômetros, com quase dez mil torres. São cinco linhas de transmissão, cortando dois dos estados mais importantes do Brasil.

Tudo começa muito longe de São Paulo: nas cinco linhas de transmissão que saem de Itaipu. A primeira parada é ali perto, na subestação de Furnas em Foz do Iguaçu.

Furnas Foz do Iguaçu

Uma subestação serve para elevar ou diminuir a eletricidade que entra nela. A de Foz do Iguaçu, por exemplo, eleva a energia que vem de Itaipu de 500 mil para 765 mil Volts. Essa elevação na tensão é necessária para que as perdas na transmissão sejam menores.

É por meio dessa substação que a energia produzida em Itaipu chega às regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste. É a única a transmitir energia por corrente contínua (corrente elétrica transmitida por pilhas e baterias), uma alternativa que permite a transmissão por grandes distâncias com menor perda de potência em comparação a um sistema em corrente alternada (corrente elétrica transmitida nas tomadas).

Îvaiporã

Com voltagem altíssima e menos perdas, vamos seguir viagem, atravessando o Paraná, rumo a São Paulo. As torres passam por imensos campos de soja, pelos rios barrentos, por terras públicas e particulares, até que chegam a mais uma subestação, em Ivaiporã, praticamente no centro do estado do Paraná. Nessa subestação é feita a interligação com o sistema sul, onde 15% a 20% da energia de Itaipu derivam para o sistema sul.

A energia que ruma para São Paulo segue caminho. Agora, os cabos passam pelo norte do Paraná, o terreno é irregular, com muitos pastos e mais rios. No estado de São Paulo, chega-se a subestação de Itaberá.

Itaberá

Depois segue para a grande São Paulo, em Tijuco Preto, que é a principal subestação de energia elétrica da Grande São Paulo e está localizada no distrito de Quatinga, em Mogi das Cruzes. Aqui terminam as 3 linhas de transmissão de 765 mil Volts que vem desde a Hidrelétrica de Itaipu.

A subestação de Tijuco Preto, compõe o Sistema de Transmissão Itaipu e é responsável pela transmissão de parte da energia gerada na Usina de Itaipu.

Funas Tijuco Preto

Em Tijuco Preto existem sete transformadores, para 500 mil Volts e 345 mil Volts, de forma a diversificar a sua distribuição. Sua função é interligar as regiões Sul e Sudeste do país, bem como disponibilizar energia elétrica proveniente de Itaipu aos estados de São Paulo e Rio de Janeiro, pela Linha de Transmissão Cachoeira Paulista/Tijuco Preto, em 500 mil Volts. A subestação de Tijuco Preto abriga o maior transformador monofásico do Brasil, o que mereceu destaque na edição brasileira do Guiness Book.

Ibiuna

Além de Tijuco Preto, o sistema Furnas também possui uma outra subestação em Ibiúna, com tensão de 600 mil Volts em corrente contínua, onde é reconvertida para corrente alternada.

Aquela energia que veio de Itaipu, em três linhas, agora é distribuída por um emaranhado de linhas de transmissão. Vai para outras regiões do estado de São Paulo, para o Espírito Santo e para o Rio de Janeiro. Perto do centro de consumo, a energia sofre uma transformação no sentido de baixar sua tensão para um valor menor, mais apropriado para as redes urbanas, ou seja, para ser levada para os bairros em fios colocados em postes comuns.

Normalmente, a tensão usada neste caso é da ordem de 13 mil Volts. Mas, mesmo 13 mil V é demais para se colocar numa instalação elétrica domiciliar. Portanto, temos nos postes, transformadores que fazem o "abaixamento final" da tensão de modo que ela possa ser usada de maneira mais segura nas residências. Estes transformadores fornecem tensões de 110 a 220 Volts que são levadas até os locais de consumo.

Qual lâmpada é mais eficiente? A fluorescente ou a incandescentes?

Existem dois tipos básicos de lâmpadas: as incandescentes, que utilizam um filamento de um metal com ponto de fusão muito alto e a resistência elétrica para gerar luz e as fluorescentes, que utilizam um gás a baixa pressão, que ionizado, emite luz quando uma corrente elétrica o atravessa.

As lâmpadas que utilizamos atualmente em nossas casas, foi inventada em 1879, por Thomas Edison. O filamento utilizado era um algodão carbonizado, que era colocado no interior de uma ampola de vidro da qual havia sido retirado todo o ar, a fim de evitar a queima do filamento. Por meio de fios metálicos, o filamento era ligado a um gerador elétrico; ao ser atravessado pela corrente elétrica vinda do gerador, o filamento se aquecia, tornando-se incandescente e emitindo luz.

A lâmpada de Thomas Edison foi aperfeiçoada em 1903, quando o filamento de algodão carbonizado foi substituído por um filamento de um metal muito resistente as altas temperaturas: o tungstênio. Seu ponto de fusão é de 3400°C; contudo, o filamento atinge cerca de 2950°C em operação normal. Este fato proporciona maior rendimento em relação a outros filamentos (como o cobre ou ferro).
Ao se retirar o ar da ampola, evita-se a queima do filamento mas, por outro lado, facilita sua sublimação. Ela é retardada pela introdução no bulbo de um gás nobre, normalmente, o argônio. Fios metálicos ligam o filamento à rosca metálica e ao contato metálico, situado na base da lâmpada. O filamento é enrolado em forma de hélice a fim de concentrar o calor. Portanto, o que "gera" a luz na lâmpada é a resistência à passagem de corrente elétrica que o filamento possui.

A lâmpada fluorescente foi desenvolvida no final da década de 30 por Nikola Tesla, é constituída de um tubo de vidro, sendo sua parte interna revestida por uma substância fluorescente. O tubo contém vapor de mercúrio a baixa pressão misturado com um gás, geralmente o argônio. A lâmpada possui, ainda, dois eletrodos, feitos de finos filamentos de tungstênio.

Quando a lâmpada é ligada, os eletrodos se tornam de início incandescentes e emitem elétrons. Estes colidem com os átomos do vapor de mercúrio, provocando ionizações e recomposições, com consequência emissão de radiação ultravioleta. A substância fluorescente que reveste internamente o tubo, excitada pela radiação ultravioleta, emite luz visível.

As lâmpadas fluorescentes apresentam duração média de 3.500 horas, isto é, duram cerca de três vezes e meia mais do que uma lâmpada incandescente comum e com isso, podemos concluir que o consumo de energia elétrica é menor.

Como aumentar a vida útil de pilhas e baterias?

Mesmo quando suas pilhas e baterias não estão em uso, elas estarão perdendo carga porque seus componentes químicos internos estão reagindo e dissipando a carga armazenada.

Sob baixa temperatura, esta reação química é reduzida pois temperaturas baixas reduzem a oxidação das mesmas. Por isso, armazenar pilhas e baterias na geladeira fazem elas durarem mais.

Mas se você pretende armazenar suas pilhas recarregáveis ou baterias sob baixa temperatura, é importante saber que:

* Você não deve colocá-las na geladeira enquanto estiverem quentes, o que acontece logo após a carga. Mesmo que externamente você não perceba, elas estarão quentes internamente. Espere até que elas cheguem à temperatura ambiente antes de colocá-las na geladeira.

* Você não deve utilizá-las imediatamente após retirá-las da geladeira, pois elas não foram feitas para serem usadas frias; deixe que cheguem a temperatura ambiente fora da geladeira por pelo menos uma hora. Recarregue as pilhas recarregáveis e baterias antes de usá-las novamente.

* Guarde-as na geladeira de modo adequado. Dentro de um saco hermético e sem ar, e longe de objetos metálicos. A bateria não deve ficar exposta a umidade. Baterias de íons de lítio oxidam menos se armazenadas com 40% de carga (a carga com que elas vêm inicialmente na caixa).

Note que o que ocorre é apenas a manutenção da carga.

No caso das pilhas de Leclanché também chamada de pilha seca ou pilha comum, que dão voltagem de 1,5 V, e são extensivamente usadas em lanternas, rádios portáteis, gravadores, brinquedos, flashes e outros, não é possível "carregar" apenas colocando-a na geladeira.

A pilha de Leclanché não pode ser recarregada pois no seu uso ocorre uma semi-reação de redução que é irreversível, com isso a pilha cessa seu funcionamento quando não há mais o dióxido de manganês para ser consumido.

Uma pilha seca volta a funcionar durante algum tempo, porque a baixa temperatura faz com que o gás amônia dentro da pilha seja removido, o que não significa que ela foi recarregada.

Também não é possível recarregar uma pilha na água quente. O que ocorre é que o aumento de temperatura irá favorecer a perda de elétrons, fazendo com que ela funcione por mais algum tempo.

Lâmpada incandescente

Antes da invenção da lâmpada elétrica, a iluminação era uma tarefa complicada. Para iluminar bem os ambientes, eram necessárias muitas velas ou tochas. Lampiões a óleo também iluminavam o suficiente, mas soltavam um resíduo que cobria de fuligem tudo o que estava por perto.

Desde o início do século XIX, vários inventores tentaram construir fontes de luz à base de energia elétrica. Humphry Davy, em 1802, construiu a primeira fonte luminosa com um filamento de platina, utilizando-se do efeito Joule, observado quando um resistor é aquecido pela passagem de uma corrente elétrica a ponto de emitir luz visível.

Outros vinte e um inventores construíram lâmpadas incandescentes antes de Thomas Alva Edison, que foi o primeiro a construir a primeira lâmpada incandescente comercializável em 21 de outubro de 1879.
O desafio do autodidata Edison, era encontrar um filamento que ficasse incandescente durante a passagem da corrente elétrica.

Numa época onde os inventores trabalhavam sozinhos, Edison contava com mais de 60 pesquisadores sob seu comando. Testaram de tudo, até o fio de barba dos colegas. Durante mais de um ano, ele e seus assistentes faziam e testavam filamentos de todos os materiais possíveis e imagináveis. De experiência em experiência, chegaram ao fio de algodão carbonizado.

Edison utilizou uma haste de carvão (carbono) muito fina que, aquecida acima de aproximadamente 1.173°C, passa a emitir luz, inicialmente bastante avermelhada e fraca, passando ao alaranjado e alcançando o amarelo, com uma intensidade luminosa bem maior, ao atingir sua temperatura final, próximo do ponto de fusão do carbono, que é de aproximadamente 3.527 °C.

A haste era inserida numa ampola de vidro, que isolaria mais facilmente o oxigênio, fazendo a combustão mais rápida.

A primeira lâmpada de algodão carbonizado de Edison ficou acessa por mais de 40 horas seguidas e ininterruptas.

Em dezembro de 1879, Thomas Edison realizou a primeira demonstração pública da lâmpada após a instalação de um sistema completo de energia no laboratório Menlo Park.

Inicialmente, as redes elétricas de iluminação eram limitadas e concentradas nos centros urbanos, mas já era o bastante para fazer da eletricidade algo economicamente viável no dia-a-dia, nas comunicações e na metalurgia.

Como o filamento de carvão tinha pouca durabilidade, Edison começou a fazer experiências com ligas metálicas, pois a durabilidade das lâmpadas de carvão não passava de algumas horas de uso.

A lâmpada de filamento de bambu carbonizado foi a que teve melhor rendimento e durabilidade, sendo em seguida substituída pela de celulose, e finalmente a conhecida até hoje com filamento de tungstênio cuja temperatura de trabalho chega a 3.000°C.

Edison foi o fundador da Edison Eletric Light Company que mais tarde se transformaria na General Eletric - a grande GE.

Com a invenção da lâmpada, a luz dos lampiões a gás passou aos poucos a ser substituída por pequenas redes elétricas de iluminação, limitadas, inicialmente, aos centros urbanos.

Com isso, inaugurou-se uma nova época: a da utilização da eletricidade como energia economicamente viável, pois antes as necessidades da luz eram restritas, embora houvesse aplicação nas comunicações e na metalurgia.

Nos tempos atuais, os filamentos das lâmpadas incandescentes são feitos de tungstênio, um metal que só se funde numa temperatura de 3.422°C. Para que o filamento não entre em combustão e não se queime, na fabricação, retira-se todo o ar atmosférico presente nas lâmpadas, sendo substituídos por nitrogênio, argônio e criptônio.

A lâmpada moderna não mudou muito desde o modelo de Edison.

As lâmpadas elétricas têm uma estrutura muito simples. Na base, existem dois contatos de metal, que são ligados a dois fios rígidos, que são conectados ao filamento de metal fino.

O filamento fica no meio da lâmpada, protegido por uma cápsula de vidro. Os fios e o filamento estão dentro da lâmpada de vidro, que é cheia de gás inerte, como o argônio.

Quando a lâmpada é ligada a um sistema de energia, uma corrente elétrica flui de um contato para o outro, passando pelos fios e pelo filamento. A corrente elétrica em um condutor sólido é o fluxo de elétrons livres (elétrons que não estão fortemente presos a um átomo) de uma área carregada negativa para uma área carregada positivamente.

Como os elétrons movem-se rapidamente através do filamento, eles estão constantemente batendo nos átomos que compõem o filamento. A energia de cada impacto faz um átomo vibrar, ou seja, a corrente aquece o átomo.

O que é vento?

Vento é ar em movimento que se desloca de regiões de alta pressão atmosférica para regiões onde essa pressão é menor.

A atmosfera da Terra age como uma gigantesca máquina térmica. Os raios do Sol, mais fortes no equador do que nas regiões polares, causa o aquecimento do ar tropical que se eleva, cedendo lugar ao ar polar mais frio que se move para tomar-lhe o lugar. Esse fluxo é constantemente perturbado pela rotação da Terra e por condições atmosféricas locais.

Além do movimento de rotação, existem outros fatores que podem influenciar na formação do vento, fazendo com que este possa ser mais forte (ventania) ou suave (brisa). Pressão atmosférica, radiação solar, umidade do ar e evaporação influenciam diretamente nas características do vento.

Em regiões mais altas, como no alto de montanhas por exemplo, o vento costuma ser mais forte, pois não há interferência das construções.

O vento é muito importante para o ser humano, pois facilita a dispersão dos poluentes e também pode gerar energia elétrica através da energia eólica.

Atualmente, a energia eólica, embora pouco utilizada, é considerada uma importante fonte de energia por tratar-se de uma fonte limpa (não gera poluição e não agride o meio ambiente).

Como economizar o combustível do seu automóvel?

O gasto de combustível por um automóvel seria menor que não existisse a resistência do ar.

A resistência do ar também é uma forma de atrito e, como tal, opõe-se ao movimento. Quanto maior a velocidade de um corpo, maior a resistência do ar.

Assim, uma grande parte do combustível gasto por um automóvel corresponde ao esforço feito para superar a resistência do ar.

Portanto, se você dirigir dentro dos limites de velocidade, além de evitar o risco de multas e acidentes graves. ainda economiza combustível.

Entretanto, a resistência do ar não é uma força que atrapalha. Considere o caso da chuva, que atinge o solo com velocidade moderada, graças a essa resistência. Se ela não existisse, as gotas de chuva, ao chegar ao solo, estariam com uma velocidade tal que poderiam perfurar uma chapa de aço de 1 mm de espessura.

Como alguém pode deitar numa cama de pregos sem se machucar?

Camas de pregos também existem em um ambiente que normalmente não tem muito a ver com circo - uma aula de Ciências, por exemplo.

Mais do que uma demonstração de crença espiritual ou proeza física, a cama de pregos pode ser uma demonstração de princípios de pressão.

A pressão é uma grandeza escalar e, como tal, totalmente destituída das características de direção e sentido.

Infelizmente ainda existem pessoas que, ao se referirem à pressão atmosférica, fazem gestos com a mão para salientarem a (falsa) idéia de que "é algo que aperta ou comprime as coisas para baixo".

Pressão devido ao peso da atmosfera terrestre ou de qualquer outra força nada tem a ver com "para cima, para baixo, esquerda, direita" ou qualquer outra orientação. Pressão não pode ser representada por 'setas', como se vê com freqüência em figuras de células (biologia), experimentos de Física etc.

A cama de pregos, distribui o peso da pessoa (intensidade de força) sobre a diminuta área de milhares de pregos. A pressão exercida pelos pregos sobre o corpo da pessoa é muito reduzida por efeito desse espalhamento e assim, a pessoa não sente dores ou 'espetadelas' por parte dos pregos.

Você já deve ter ouvido que um sapato com salto alto exerce maior pressão sobre o chão do que a pata de um elefante. Este é o mesmo princípio que permite às pessoas deitarem numa cama de pregos sem que eles rasguem sua pele.

Se você pisar na ponta de um prego, seu pé vai exercer uma enorme pressão sobre ele. Como resultado, a ponta pode atravessar seu pé. Porém, uma cama de pregos tem muitas pontas juntas, assim existe uma grande superfície para o corpo cobrir.

Centenas de pregos suportam o peso de seu corpo ao invés de apenas um único prego. Tipicamente, seu corpo não exerce grande pressão sobre qualquer um dos pregos a ponto de rasgar a pele. Você pode colocar uma segunda cama sobre você e quebrar um bloco de cimento sobre ela. A força resultante é distribuída sobre todos os pregos; logo, você não ficará ferido.

O truque é deitar e levantar da cama. Se você ficar sentado, apenas alguns pregos vão aguentar seu peso.

A mesma coisa acontece se você apoiar seu corpo com as mãos. E se um prego for maior do que os outros, ele receberá mais pressão de seu corpo e perfurará sua pele.

Por que a maior velocidade que existe é a da luz?

Nenhum objeto consegue ultrapassar 1,08 bilhões de km/h - a velocidade da luz no vácuo - porque todos os corpos ganham massa conforme sua velocidade aumenta.

À primeira vista, essa idéia parece absurda: como é possível ficarmos mais pesados à medida que nos movimentamos mais rápido? A verdade é que esse efeito só é perceptível quando a velocidade é muito alta. Imagine que você pudesse correr a 1,07 bilhões de km/h, o equivalente a 99,9% da velocidade da luz. A essa velocidade estonteante, sua massa cresceria espantosamente: um corpo de 80 Kg, por exemplo, passaria a ter quase duas toneladas! Isso acontece porque energia e massa estão intimamente ligadas.

De acordo com a fórmula do físico Albert Einstein, E = MC² (onde "E" representa a energia, "M", a massa e C² a velocidade da luz no vácuo).

Se a energia de alguma coisa aumenta, sua massa vai crescer também. O segredo é que, quando um objeto aumenta de velocidade, isso significa justamente que ele ganhou mais energia. Uma das conseqüências é que a massa também aumenta e torna-se cada vez mais difícil acelerar o corpo. Se algum objeto pudesse chegar à velocidade da luz, sua massa seria infinita.
Nessa situação, seria necessária uma força igualmente infinita para acelerar nosso objeto - mas nem o Universo inteiro tem tanta energia. A luz, claro, só alcança sua estonteante velocidade porque não tem massa. Entretanto, para todos os outros objetos do mundo, a massa nunca deixará a velocidade superar esse valor.

O que é um buraco negro?

Buraco Negro é uma região do espaço onde o campo gravitacional é tão forte que nada sai dessa região, nem a luz; daí vermos negro naquela região.

Matéria (massa) é que "produz" campo gravitacional a sua volta. Um campo gravitacional forte o suficiente para impedir que a luz escape pode ser produzido, teoricamente, por grandes quantidades de matéria ou matéria em altíssimas densidades.

Se atirarmos uma pedra para cima ela "sobe" e depois "desce", certo?

Errado!

Se atirarmos um corpo qualquer para cima com uma velocidade "muito" grande, esse corpo "sobe" e se livra do campo gravitacional da Terra, não mais "retornando" ao nosso planeta.

A velocidade mínima para isso acontecer é chamada de velocidade de escape. A velocidade de escape na superfície da Terra é 40.320 Km/h. Na superfície da Lua, onde a gravidade é mais fraca, é 8.568 Km/h, e na superfície gasosa do gigantesco Júpiter é 214.200 Km/h.

A velocidade da luz é aproximadamente 1.080.000.000 Km/h. Um buraco negro é um corpo que produz um campo gravitacional forte o suficiente para ter velocidade de escape superior à velocidade da luz.

A massa do Sol (0,2 X 10³¹Kg) é 333 mil vezes a massa da Terra e seu diâmetro (1,4 milhões de quilômetros) é mais de 100 vezes o diâmetro da Terra. Ele se transformaria em um buraco negro caso se contraísse a um diâmetro menor que 6 Km.

Uma vez que nada sai de um buraco negro, nada de um buraco negro chega até nós. Resta-nos então observá-lo indiretamente, através de sua ação sobre sua vizinhança. "Vemos" um buraco negro observando "coisas" que o rodeiam sob a ação do seu campo gravitacional ou então que "caem" em sua direção, também sob a ação desse mesmo campo gravitacional.

A velocidade com que a matéria, a uma determinada distância de um corpo, o orbita, é proporcional à gravidade desse corpo. Mesmo sem vermos o corpo central podemos saber qual a sua massa se virmos e medirmos a velocidade de nuvens de gás e poeira que o orbitam, por exemplo.

Uma outra situação: se sob a ação da gravidade do corpo central, matéria "cai" em direção a ele, esse material enquanto vai "caindo" vai se comprimindo; por se comprimir vai se esquentando, e quanto mais quente fica, mais irradia... Também nesse caso, se medimos essa radiação, obtemos informações sobre o corpo central.

Imagem composta de rádio (vermelho-alaranjado) e raios X (azul) de M87. Chandra-VLS/Divulgação

Em 1994, astrônomos que trabalhavam com o Telescópio Espacial Hubble, não apenas obtiveram fortes indícios da presença de um buraco negro no centro de uma galáxia espiral, como também mediram a sua massa. Através de um efeito bem conhecido da Física (Efeito Doppler) foi possível medir a velocidade de gás e poeira girando em torno do centro da galáxia M87.

Pelo desvio das linhas espectrais da radiação emitida por esse material, chegou-se à conclusão que ele gira em torno do núcleo de M87 com uma velocidade muito grande. Para manter esse material com uma velocidade tão grande é preciso uma massa central também muito grande. Uma quantidade tão grande de massa no volume interno à órbita do material que o circula só pode ser um buraco negro. A massa deste buraco negro foi estimada em 3 bilhões de massas solares.

Posteriormente foram obtidos indícios de outros buracos negros no centro de outras galáxias.

Hoje acreditamos ser possível que toda grande galáxia tenha um buraco negro, de massa equivalente a milhões ou bilhões de estrelas, em seu centro. Esses buracos negros podem ter se formado no universo primitivo, a partir de gigantescas nuvens

de gás ou então depois das galáxias já formadas, a partir do "colápso" de imensos aglomerados estelares.

Como funciona o pára-quedas?

O ar e outros gases resistem a movimentos realizados “dentro” deles. É graças a isso que o pára-quedas funciona: quando o paraquedista salta, ele é submetido a uma força de resistência exercida pelo ar. Ela se manifesta como um vento forte para cima que vai aumentando a medida que ele cai. A velocidade de queda também aumenta até atingir um valor limite. Sabe-se que um paraquedista em queda livre atinge uma velocidade máxima em torno 200 km/h. Porém, sem a força de resistência do ar eles atingiriam velocidades muito maiores: saltando de uma altura de 1.000 metros chegariam ao chão com uma velocidade de 508 km/h.

Quando o paraquedista abre o pára-quedas, a força de resistência se torna muito maior devido ao formato e à área do pára-quedas. Com isso sua velocidade cai rapidamente atingindo valores menores que 10 km/h, seguros o suficientes para uma aterrissagem tranqüila.

Se neste caso a força de resistência é útil, há outras situações em que procuramos evitá-la. É o caso do projeto de carrocerias de automóveis. Talvez você já tenha ouvido frases do tipo “tal automóvel é mais aerodinâmico”. O que quer dizer isso? Quer dizer que, dependendo do formato que um veículo tiver, ele sofre uma força de resistência do ar maior ou menor. Os veículos mais modernos têm um formato mais aerodinâmico, ou seja, de cortar o ar de uma maneira mais eficaz, diminuindo a resistência. Isso melhora o desempenho do veículo (velocidade final atingida) e economiza combustível, pois o motor não precisa de tanta força para manter a velocidade.

Como funcionam os cartões telefônicos?

O verso do cartão contém microfusíveis distribuídos simetricamente ao longo da sua superfície. Eles vão sendo apagados à medida que se gasta tempo nas ligações.

Quando o cartão é introduzido no orelhão e a chamada telefônica é iniciada, o aparelho recebe o impulso de tarifação da central telefônica. Para cada impulso recebido, o aparelho comanda a queima de um microfusível específico, por meio de correntes eletromagnéticas.

A central telefônica determina a freqüência de queima de unidades do cartão, que pode ser, conforme a distância, de uma unidade a cada 3 minutos (ligações locais) até dez unidades a cada 30 segundos (ligações de longa distância).

Rádio

O rádio é um veículo de comunicação, baseado na difusão de informações sonoras, por meio de ondas eletromagnéticas, em diversas freqüências.

O rádio entre os meios de comunicação em massa, pode ser considerado o mais popular e o de maior alcance do público, não só no Brasil mas no mundo, isso pela capacidade que o homem tem em ouvir a mensagem sonora e falada simultaneamente e não ter de interromper as suas atividades e se dedicar exclusivamente à audição.

Segundo dados do Ministério das Comunicações, o Brasil possui aproximadamente 3.000 emissoras de rádio, sendo que distribuídas aproximadamente em 50% para AM e FM.

Tudo começou com Michael Faraday, grande sábio inglês que descobriu em 1831 a indução magnética, assim como a grande contribuição dada por James C. Maxwell que descobriu matematicamente a existência das ondas eletromagnéticas diferente somente em tamanho, das ondas de luz, mas com a mesma velocidade (300.000 Km/s).

Outro personagem que marcou a história das comunicações foi Thomas Alva Edison quando em 1880 descobriu que colocando em uma ampulheta de cristal um filamento e uma placa de metal separada entre si e ligando-se o filamento ao negativo e uma bateria e a placa ao positivo, constatava-se a passagem de uma corrente elétrica da placa para o filamento e nunca em sentido contrário.

Grande contribuição também foi dada pelo professor alemão Henrich Rudolph Hertz que comprovou na prática em 1890 a existência das ondas eletromagnéticas, chamadas hoje de “Ondas de Rádio”. Suas experiências basearam-se na teoria de Maxwell, Hertz descobriu que ao fazer saltar uma chispa em seu aparelho oscilador, saltavam também chispas entre as pontas de um arco de metal colocado a certa distância denominado ressonador. Hertz demonstrou com essa experiência que as ondas eletromagnéticas tem a mesma velocidade que as ondas de luz. Em sua homenagem, as ondas de rádio passaram a ser chamadas de “Ondas Hertzianas”, usando-se também o “Hertz” como unidade de freqüência.

Mais tarde em 1893 o padre, cientista e engenheiro gaúcho Roberto Landell de Moura testa a primeira transmissão de fala por ondas eletromagnéticas, sem fio. Graças a ele, a Marinha Brasileira realizou, em 1 de março de 1905, diversos testes de mensagens telegráficas no encouraçado Aquidaban.

Todavia, o primeiro mundo reconhece o cientista Guglielmo Marconi como o “descobridor do rádio”. Marconi, natural de Bolonha, Itália, realizou em 1895 testes de transmissão de sinais sem fio pela distância de 400 metros e depois pela distância de 2 quilômetros.

Guglielmo Marconi

Ele também descobriu o princípio do funcionamento da antena. Em 1896 Marconi adquiriu a patente da invenção do rádio, enquanto Landell só conseguiria obter para si a patente no ano de 1900.

Essa polêmica da invenção do rádio se compara à da invenção do avião, no início do século XX, em que o primeiro mundo credita aos irmãos Wright, dos EUA, a invenção do veículo aéreo, embora tenha sido o mineiro Alberto Santos Dumont seu pioneiro (os Wright não registraram imagens e suas experiências de vôo, enquanto Dumont realizou testes com seu 14-Bis diante de multidões em Paris, França, em 1906).

Por que os pássaros eriçam suas penas no inverno?

No inverno, quando a temperatura ambiente é baixa, usamos agasalhos para dificultar a transferência de energia de nosso corpo (temperatura mais alta) para o ambiente (temperatura mais baixa). O ar que fica entre as malhas do tecido tem alguma importância neste processo?

Você já deve ter visto um pássaro no inverno, mas se não viu, procure observar. Ele protege-se do frio eriçando as penas e mantendo ar entre elas. Como o ar é um bom isolante térmico, ele dificulta a transferência de energia térmica do corpo do pássaro para o ambiente.

Então, se retirarmos o ar que fica retido entre a lã de um agasalho, ele perderá parte de sua capacidade de isolamento.

O que são miragens?

Trata-se de uma ilusão de ótica.

Um dos dos tipos mais comuns ocorre em dias de sol, quando, olhando uma estrada asfaltada ao longe, temos a sensação de que ela está molhada. Nesse caso, o que ocorre é que o ar na superfície da estrada está mais quente que o da faixa imediatamente acima. A diferença de temperatura faz com que essas camadas tenham densidades diferentes. Como esse meio de propagação não é homogêneo, a luz sofre uma curvatura que faz a camada de ar quente na superfície funcionar como um espelho, refletindo o azul do céu e dando a impressão de que o asfalto está molhado.

Um efeito semelhante causa miragens na areia de desertos. Segundo a psicologia há miragens que são, na verdade alucinações: não dependem de fatores externos. Nesse caso, o cérebro reproduz imagens conhecidas, armazenadas na memória (como uma árvore em pleno deserto), como se estivessem sendo vistas naquele momento. Vários fatores podem desencadear o processo, desde uma doença mental ou uma grave privação física, como passar vários dias sem água.

A Foto acima, mostra dois aviões quase se chocando em pleno ar! Este é mais um caso de miragem, e as vezes até um truque fotográfico. Como já adiantamos é também pura ilusão de ótica.

Fotografar grandes objetos, no ar e sem nenhuma referencia (como montanhas, por exemplo) podem nos pregar algumas peças. Um exemplo fácil é a Lua: quando é Lua cheia e a vemos saindo por trás de uma montanha, temos a impressão de que ela é enorme, porém, quando essa mesma Lua fica posicionada mais ao alto no céu, perdemos as montanhas que serviam de referência e ela fica bem pequenina.

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