Porque Física ?

De um aluno: "_porque você se interessou por Física... é muito chato e eu sou um dos piores alunos do colégio..."

Caro aluno, recebi seu desabafo.
A questão é que somos todos diferentes... e bem que falam os franceses: "vive la diference!"
Eu não gosto de assuntos ligados à burocracia, mas tem quem goste e é bom que tenha.
Eu jamais faria um curso de medicina, odontologia ou veterinaria (nada que tenha sangue) e por isso mesmo é ótimo que existam pessoas que gostam disso - isso me desobriga de estudar tudo isso; eu pago para alguém tratar da minha saúde e da saúde dos meus cachorros.

Você provavelmente não gosta de Física, bem... é ótimo então para você que alguém goste, pois assim não será tarefa sua descobrir novas coisas, novas leis, novas tecnologias... alguém fará isso por você e para você. E é claro que você vai pagar por isso, pois ninguém trabalha de graça. Da mesma forma há algo que você gosta ou vai gostar de fazer. Você vai estudar e se especializar e ficar bom no que faz. E aí nós outros vamos pagar para você fazer o seu trabalho. Entende o que eu quero dizer?

E porque eu justamente fui estudar Física. Porque eu gosto. Gosto de saber como as coisas funcionam. Gosto de entender as leis do Universo e do átomo e tudo o mais.

Veja o texto que copiei do site Fisica.net:

A Física é o campo da ciência que investiga os fenômenos e as estruturas mais fundamentais da natureza. O conhecimento acumulado neste campo tem possibilitado à humanidade compreender aspectos cada vez mais complexos da natureza e, através dele criar sistemas, dispositivos e materiais artificiais que tem contribuído decisivamente para o progresso tecnológico.

Foram as investigações de físicos europeus sobre os fenômenos elétricos e magnéticos, no século passado, que levaram à invenção do gerador e do motor elétricos utilizados atualmente para gerar energia elétrica e para produzir movimento numa variedade enorme de aplicações que afetam nossa vida diária. Essas mesmas investigações levaram à descoberta, no século passado, de que a luz é uma onda eletromagnética. Ondas desta natureza, mas com menor freqüência propiciaram a invenção do rádio, da televisão, do radar e dos sofisticados meios de telecomunicações que estão incorporados na sociedade moderna.

A descoberta da mecânica quântica na década de 1920 possibilitou a compreensão detalhada da estrutura atômica e das partículas fundamentais da natureza. Além de abrir espaço para um grande desenvolvimento da Física e de outros campos da ciência, como a química, a bioFísica e a astroFísica por exemplo, a mecânica quântica conduziu à descoberta de novos fenômenos. Um deles, o da condução eletrônica em semicondutores, possibilitou a invenção do transistor em 1947 e dos circuitos integrados no final da década de 50. Essas invenções revolucionaram a eletrônica e abriram o caminho para a disseminação dos computadores que estão transformando os costumes da sociedade. Outra invenção, a do laser em 1960, propiciou o advento das comunicações óticas e está produzindo profundas modificações na eletrônica. Infelizmente, a Física tem possibilitado tanto algumas invenções que tornam a vida melhor e mais confortável quanto outras que podem destruí-la. Como utilizar as descobertas científicas apenas para o bem é um dos principais desafios da sociedade moderna e nessa discussão os físicos podem desempenhar importante papel esclarecedor.

Atenciosamente
Prof. Sandro

Um pouco sobre o início da Física Quântica

(...) A idéia inicial de Planck é que a energia não pode ser emitida de forma contínua, mas somente em pequenos pacotes, que então foram chamados de quantum no singular e quanta no plural (é isso mesmo, eu posso ter um quantum, dois quanta, três quanta...)
É parecido com a teoria atômica da matéria conforme proposta inicialmente pelos gregos - os gregos antigos imaginavam até onde poderiam dividir um pedaço qualquer de matéria... raciocianaram que chegariam a um ponto indivisivel, um pedacinho de matéria incapaz de ser dividido mais uma vez, e chamaram esse partícula de átomo. Planck raciocinou de forma semelhante para a energia.

Einstein utilizou essa idéia (o quantum de Planck) para explicar com sucesso o efeito fotoelétrico, que já era conhecido na sua época, mas cuja explicação correta ele foi o primeiro a encontrar. Mas até então a luz era considerada uma onda eletromagnética tal como previsto na teoria eletromagnética de Maxwell. Como um quantum não é e não se parece com uma onda, ao invés disso se parece mais com uma partícula, ficou estabelecido que a luz tem um duplo comportamento: onda (eletromagnética) e partícula (quantum).
Um quantum de luz recebe o nome de fóton.

Esse comportamento duplo da luz pode parecer estranho, mas não é tanto assim. Uma comparação: é como uma moeda que lançada à sorte ou mostra cara ou mostra coroa, nunca as duas ao mesmo tempo.

Em resumo:
Um quantum é a menor quantidade de energia que pode existir, sendo impossível dividi-la em partes menores.
Um fóton é um quantum também, um quantum de luz, afinal luz é energia.
Um fóton ou um quantum tem um comportamento parecido com o de uma partícula material, mas não tem massa (nem peso), nem ocupa volume... é uma partícula só e energia mesmo.

Vou listar alguns sites para quem quiser saber mais a respeito:

http://www.educacional.com.br/especiais/fisica/ (para quem tem login e senha)

http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/dualidade/dualidade.html

http://www.aventuradasparticulas.ift.unesp.br/

http://www.comciencia.br/reportagens/fisica/fisica02.htm

Como funciona um retroprojetor

O funcionamento de um retroprojetor é basicamente o mesmo de um projetor de slides e de um projetor de cinema.

Um objeto – no caso uma película transparente com uma imagem – é colocada entre uma fonte intensa de luz e uma lente convergente (ou um sistema óptico contendo pelo menos uma lente convergente)

A posição do objeto e a distância focal da lente devem ser tais que a imagem resultante seja uma imagem real, que é a única que pode ser projetada.

Vamos analisar agora outra coisa a respeito do retroprojetor: a lente. A lente obrigatoriamente deve ser convergente.

A lente do retroprojetor parece plana e cheia de círculos (tomara que você já tenha observado isso em sua escola!)

A lente é igual à da figura acima. É chamada de “lente de Fresnel” em homenagem ao seu inventor. A lente tem outras aplicações além do retroprojetor. Veja nos sites abaixo mais a respeito:

Lentes de Fresnel (Em espanhol)

Sala de Física

Bem, então dentro daquela “caixa” do retroprojetor há uma lâmpada potente. A “tampa” dessa “caixa” é uma lente de Fresnel. Sobre a lente você coloca a película transparente contendo a imagem (a tal da “transparência). A luz passa pela lente, passa pela pelicular convegindo até atingir um prisma ou um espelho (depende do modelo) que muda a direção da luz de maneira que ela incida sobre uma tela branca a frente. E lá a imagem se forma.

O foco correto se obtém por ajuste da distância do prisma, pois este também tem uma lente, lente convencional, não de Fresnel.

Infelizmente não há na Web algum site que trate somente do funcionamento do retroprojetor. O que existe são sites comerciais, ou seja, empresas que vendem ou alugam equipamentos.

Estude a possibilidade de explorar de verdade o retroprojetor de sua escola.. junto com um professor abrir o equipamento ver o que há dentro dele.

Quantidade de movimento

A quantidade de movimento é o produto da massa (m) pela velocidade (v). A conservação da quantidade de movimento diz respeito normalmente a um sistema de corpos (geralmente dois objetos).

O princípio da conservação da quantidade de movimento afirma que a quantidade de movimento total do sistema se conserva se não existir nenhuma força externa atuando no sistema.

Para entender o enunciado acima temos que entender o que significa "quantidade de movimento total" e o que significa "força externa".

A quantidade de movimento total é a soma vetorial das quantidades de movimento de cada corpo do sistema. Eu digo soma VETORIAL porque não se pode esquecer que tanto a velocidade como a quantidade de movimento são grandezas vetoriais (possuem módulo, direção e sentido)

Força externa é qualquer interação dos corpos do sistema com outros corpos. Por exemplo, se queremos analisar a colisão de duas bolas de bilhar, a força de atrito entre as bolas e a mesa é uma força externa, que vai impedir que a quantidade de movimento total se conserve - isso é percebido claramente pelo fato das bolas pararem de girar; se não houvesse atrito nenhum, elas se manteriam em movimento para sempre.

Se falamos em "força externa" é porque deve existir uma "força interna". Força interna é a que surge da interação apenas entre os corpos do sistema. No exemplo que eu usei acima, das bolas de bilhar, um par de forças surge durante a colisão (elas trocam forças entre si), mas essas forças não alteram a quantidade de movimento TOTAL - veja bem, NÃO ALTERAM A QUANTIDADE DE MOVIMENTO TOTAL, o que essas forças internas podem fazer, e fazem, é alterar a quantidade de movimento de cada corpo individualmente, sem no entanto alterar a soma. É mais ou menos como se tivéssemos duas bolas uma com uma quantidade de movimento igual a 5 e a outra igual a 3, de forma que a soma fosse 8... em uma interação as quantidades de cada uma podem variar para, 7 e 1 (soma =8) ou para 6 e 2 (soma =8) ou para 10 e -2 (soma = 8) ou quaisquer outros valores, desde que a soma seja sempre 8.

Links:
Fapesp(1)
Fapesp(2)

Buracos de minhoca e tuneis do tempo.

Um pai perguntou como explicar ao seu filho que está na quarta série a "teoria do túnel do tempo".

Resposta enviada:

Não existe realmente uma teoria com esse nome. Existiu sim um seriado de televisão como o nome de "O Túnel do Tempo".

Na série de televisão o "túnel" era uma experiência científica em que dois "viajantes" eram enviados ao passado. O problema das histórias e dos filmes de ficção científica é que são em essência "contos de fada" travestidos com ares científicos, o que gera algo de confuso - nem sempre conseguimos separar a fantasia da teoria científica.

Bem, se não existe uma teoria chamada "túnel do tempo" existe sim pesquisa teórica em que se pretende compreender o que é o tempo. E nessas pesquisas surge a questão da possibilidade ou não de "viajar" no tempo, especialmente ao passado.

Entre as teorias de viagem no tempo está aquela que fala de buracos negros e buracos de verme (ou buraco de minhoca) - por sinal, a coisa mais parecida com um "túnel do tempo" seria um "buraco de minhoca".

O buraco negro é um astro muito pesado, uma estrela que colapsou em um volume muito pequeno, talvez insignificante. Próximo dele a gravidade é tão forte que nada consegue escapar, nem a luz. Ainda não temos evidência direta da existência de buracos negros, apenas indiretas, mas são bem fortes as evidências, tal que se pode acreditar que eles realmente existem.

Os buracos de verme supostamente são criados por buracos negros e se assemelhariam a um "rasgo" no espaço-tempo podendo conectar dois pontos do Universo separados por uma grande distância. Algo que fosse atraído pelo buraco negro poderia passar por dentro do tal buraco de verme e sair em outro ponto do Universo e em um tempo anterior ao nosso (ou não).

Não há no momento nenhuma observação que possa confirmar ou reforçar essa tese, de forma que não passa de especulação. Mesmo assim os teóricos continuam analisando e estudando (equações, resultados das equações e interpretações dos resultados) e pensam em criar artificialmente um buraco de verme, sem necessidade do buraco negro. Prato cheio para os escritores de ficção científica - veja por exemplo o filme (e a série) Stargate, e o filme Contato de Carl Sagan - nesse filme a personagem principal percorre um caminho em um buraco de verme e vê uma rede de buracos de minhoca conectando todos os lugares, uma rede supostamente criada por seres extraterrestres muito muito antigos (ficção).

Veja os links abaixo:

Revista On

Séries on line

Tunel do tempo

Sugiro a leitura dos livros Uma Breve História do Tempo e O Universo Em Uma Casca de Noz, de Stephen Hawking.

Para saber mais sobre o buraco de minhoca pela internet:

Portal do astrônomo

Astronomia na UFRGS

Wikipedia

Como explicar isso tudo a uma criança da quarta-série? Procure não fantasiar - a coisa já é bastante "fabulosa". Não diga que o buraco de verme existe ou que pode ser feito, ou que é possível, diga que pensa-se nisso, sonha-se com isso, mas ninguém fez e é muito mais provável que nunca seja feito...

Resistência elétrica

Questão:
" A seguinte experiencia foi realizada em laboratorio: um fio metalico, fino e comprido, é ligado aos polos de uma bateria, sendo aquecido pela corrente eletrica ate incandecer. Sem desfazer a ligação, um pedaço do fio é mergulhado em um recipiente com água. Observa-se, então, que a parte não mergulhada do fio tem seu brilho consideravelmente aumentado. Explique porque isto ocorre."

Resposta:

Isso se deve ao fato de que a resistência elétrica de um condutor depende da temperatura. O aumento da temperatura aumenta a resistência elétrica. Ao mergulhar uma parte do fio na água, a temperatura diminui bruscamente e se mantém bem abaixo do ponto de incandescência, pois a água dissipa rapidamente o calor e só permite uma temperatura máxima próxima de 100°C. Com uma temperatura menor a resistência diminui, com uma resistência menor a corrente elétrica se intensifica, e consequentemente a temperatura se eleva - sendo que a parte fora da água, não estando limitada a 100°C, vai atingir a incandescência e brilhar mais intensamente.

Analise pelas fórmulas:

Lei de Ohm: U = R.i ou seja, i = U/R , se R diminuir a corrente i aumenta.
Potência: P = U.i , mantendo a mesma ddp (U) se a corrente (i) aumenta, a potência (P) aumenta.
O temperatura é determinado pela potência, quanto maior a potência mais o fio se aquece, e quanto mais ele se aquece mais intensamente ele brilha.

Atenciosamente
Prof. Sandro