Home

Contato

Busca

Acessibilidade
Aplicações
Autores
Biologia
Como Funciona?
Curiosidades
Cursos
Educação
Ensino
Estágio
Eventos
Experiências
Extensão
Física
Física Computacional
Físicos
Fotos
Hinos
História
Humor
Jornal
Leitores
Links
Matemática
Música de Câmara
Opinião
Passatempos
Patrocinadores
Perguntas
Pré-Vestibular
Trabalhos
Utilidades

3189648 visitantes

Jornal
O jornal Mundo Físico on line


Volume 7 - Outubro/2004

Por Luciano Camargo Martins - dfi2lcm@joinville.udesc.br

Download

Versão em PDF (application/pdf, 833,67 kB)

Matérias

Edição especial de aniversário!
O que são relógios atômicos?
O motor de 4 tempos
Biografia de Celsius
Curiosidades sobre raios...
Experimento: o campo magnético
Recordes
Como funciona o Bumerangue?
Você já ouviu falar dos Pulsares??
Física no Ensino Médio
Caiu no Vestibular Vocacionado!
Notícias
A equipe

Edição especial de aniversário!
por Luciano Camargo Martins

Com esta edição, comemoramos o primeiro aniversário do nosso jornal e também da nossa página na internet! Foram enormes os esforços feitos para que os volumes anteriores fossem escritos, diagramados, ilustrados, corrigidos, revistos, impressos e finalmente distribuídos por aí, sendo que ficamos muito orgulhosos desse nosso pequeno jornal. Muitíssimo obrigado àqueles todos que colaboraram e ainda colaboram
conosco. Que o Mundo Físico prospere e cresça sempre mais!

O que são relógios atômicos?
por Everton Granemann Souza

A necessidade de medir o tempo com maior precisão, na área cientifica e em multas atividades humanas, levou à criação de relógios baseados em certas propriedades dos átomos. Utilizados nas últimas décadas por alguns países mais desenvolvidos, os relógios atômicos permitiram até a criação de novo padrão para o segundo, hoje a grandeza física mais bem definida. O relógio atômico é um sistema que se baseia na frequência de vibração natural dos átomos de Césio.
Um gerador de microondas (a mesma onda do forno doméstico) emite radiação sobre os
átomos e procura-se colocar esta frequência o mais próximo possível da frequência natural dos átomos de Césio. Se o microondas estiver na frequência correta, a absorção pelo Césio será máxima (ressonância). As oscilações desta frequência são contadas e a cada 9.192.631.770 vezes que ela oscila equivale a um segundo. Então o relógio avança
um segundo e conta-se de novo 9.192.631.770. Como este número é muito grande para um tempo tão pequeno, apenas um segundo de atraso nesta contagem quase não afeta o relógio.
Para se ter uma idéia mais clara, a margem de erro é de 1 único segundo a cada 3 bilhões de anos, um tempo considerável, porém, atualmente este relógio já está sendo comsiderado impreciso, o próprio Brasil já está desenvolvendo relógios muito mais
precisos porém todos com funcionamento análogo. Atualmente o "National Institute of Standards and Technology", um laboratório governamental do Departamento de Comércio dos Estados Unidos desenvolveu um minúsculo relógio atômico. Segundo eles, o novo micro-relógio atômico é 100 vezes menor do que qualquer outro relógio atômico. O NIST espera que a tecnologia agora desenvolvida venha a oferecer o potencial para que dentro de alguns anos seja viável a produção em massa e consequentemente econômica de relógios atômicos à escala de micro-chips. Assim como antigamente o relógio se baseava na oscilação de um pêndulo mecânico, hoje nos valemos da oscilação de um átomo.

O motor de 4 tempos
Por Flábio Esteves Cordeiro

Também conhecido como motor à explosão, é empregado para os mais diversos fins, tais como: movimentar automóveis, barcos, aviões, motocicletas, máquinas, etc...
O motor à explosão é uma máquina térmica, que aproveita a energia (calor) da queima de combustíveis, convertendo uma pequena parte em trabalho mecânico. O rendimento
de um motor à explosão, em geral é muito baixo e depende do tipo de combustível que é utilizado para o seu funcionamento.
Nos motores Diesel, que estão entre as máquinas mais eficientes, o rendimento situa-se em torno de 40% e nos motores a álcool e a gasolina (ciclo Otto), não ultrapassa 30%.

O motor de 4 tempos – Ciclo de Otto

MEIRO TEMPO (INDUÇÃO):álvula de admissão se abre, enquanto o virabrequim, que gira, puxa o pistão para baixo, causando uma diferença de pressão e fazendo com que a mistura de combustível e ar entre no cilindro.

SEGUNDO TEMPO (COMPRESSÃO): A válvula de admissão se fecha; a mistura é comprimida à medida que o pistão se eleva e, antes que este chegue à parte superior, é produzida uma centelha (faísca) na vela.

TERCEIRO TEMPO (EXPLOSÃO): A mistura acende-se; os gases quentes formados na explosão, que se expandem, produzem uma força que faz com que o pistão abaixe novamente, acionando o virabrequim.

QUARTO TEMPO (EXAUSTÃO): A válvula de escape abre-se e os gases são expulsos pelo pistão que se eleva. Quando um ciclo termina, um novo ciclo começa, mantendo assim o funcionamento continuado do motor. Em um motor de quatro cilindros, quando um dos cilindros está em aspiração, outro está em compressão, o terceiro está em explosão e o quarto está em exaustão.

Biografia de Celsius
por Aline Felizardo Gonçalves

Anders Celsius nasceu em 27 de novembro de 1701 em Uppsala-Suécia. Na família de Anders Celsius, a ciência não era assunto estranho. Seu pai e seu avô eram matemáticos e um tio, botânico.O principal interesse de Celsius era a Astronomia, porém além de astrônomo também foi físico e geodesista (geodésia é a ciência que tem por fim medir e representar a superfície terrestre).
Tornou-se professor de Astronomia em 1730, na sua cidade natal. Em seguida viaja pela Alemanha, Itália e França onde fica conhecido pelas suas sábias investigações. Em 1737 faz parte da expedição francesa encarregada de medir um arco de meridiano na Lapônia, pelo que recebe da Coroa uma pensão de 1000 libras. De regresso a Uppsala, em 1740, consegue que se construa nesta cidade um observatório astronômico, o qual fica
sob sua direção. Publicou um estudo sobre a aurora boreal, fenômeno causado pela interação das partículas provenientes do Sol, o vento solar, com o campo magnético terrestre. Também verificou experimentalmente a previsão de Isaac Newton do achatamento polar do globo terrestre, resultado do seu movimento de rotação.
Foi o primeiro a estabelecer uma escala para classificar a magnitude das estrelas com base em medidas mais objetivas que a visão humana. O trabalho mais conhecido de Celsius, porém, não está ligado à Astronomia, mas sim à medição da temperatura. Em 1742, criou uma escala em que utilizava como pontos de referência a solidificação e a ebulição da água. De início, atribuiu 0° para a ebulição e 100° para o congelamento. Um ano após sua morte, a escala foi invertida e adotada como padrão para trabalhos científicos. Por sua simplicidade, tal escala viria a se tornar praticamente universal.
Durante muito tempo, foi chamada de escala centígrada, mas em 1948, por convenção internacional, decidiuse mudar seu nome para escala Celsius. Anders Celsiusmorreu em 1744, de tuberculose, e está enterrado ao lado de seu avô Magnum, na igreja de Gamla, a 5 km de sua cidade natal.

Curiosidades sobre raios...
por Marcio Rodrigo Loos

Roy Sullivan, guarda florestal no estado americano de Virginia foi atingido 7 vezes por raios. A primeira vez em 1943, perdeu a unha de um dedão do pé. Em 1969, 1970, 1972 e 1973 escapou com queimaduras leves. Em 1976 feriu o tornozelo e em 1977 ficou com o peito e a barriga queimados. Apesar de tudo, ele suicidou-se em 1983 depois de sofrer uma grande desilusão amorosa. Fonte: Lívro dos Records 1997

Experimento: o campo magnético.
por Everton Granemann Souza

Quando o professor de Física aborda o assunto campo magnético, normalmente comenta algo sobre polos magnéticos, linhas de campo magnético, imãs, etc. No entanto, o fato de não enxergarmos dificulta a assimilação do conteúdo, além de sermos obrigados a digerir a forma e o comportamento das linhas de campo tal qual o livro texto descreve.
Quer realmente saber a verdade? Vamos fazer um experimento!


Foto das linhas do campo magnético, formadas pela limalha de ferro que se orienta na direção do campo, e ao lado, um esquema teórico do campo de um dipolo magnético (ímã).

Material Necessário
- 1 palha de aço (tipo bombril) ou limalha de ferro;
- 1 ímã (pode ser de auto-falante ou de geladeira, mas lembre-se: quanto maior a força do ímã, maior serão suas linhas de campo e conseqüentemente, melhor o resultado do experimento);
- 1 folha de sulfite branco.

Procedimento Experimental
- Coloque o ímã em uma mesa horizontal e, em seguida, coloque a folha de sulfite sobre ele, centralizando o ímã;
- Rasgue a palha de aço em 2 pedaços, e atrite-as sobre a folha de papel, observe que os pequenos pedaços de metal que caem vão formando linhas. Eis o campo magnético!
- Observe e registre (em foto ou desenho) seus resultados.
- Vire o íma, e refaça o experimento várias vezes.

Recordes
enviado por Gisele Maria Leite Dalmônico

A maior usina hidrelétrica: A usina hidrelétrica de Itaipú, localizada no Rio Paraná, na fronteira Brasil-Paraguay é a maior do mundo. Começou a gerar energia em 25 de outubro de 1984, sendo sua capacidade de energia atual de 12,6 GW.

Mais barulhento: Os pulsos de baixa freqüência obtidos pelas baleias azuis quando se comunicam, podem atingir até 188 dB, o que lhes confere o título do som mais elevado por qualquer fonte viva, já tendo sido detectados a 850 km de distância.

Temperaturas e Energia: O sol possui uma temperatura central de aproximadamente 15.400.000°C. Utiliza quase 4 milhões de toneladas de hidrogênio por segundo, o que equivale a uma liberação de energia de 385 quinquilhões de MW, sendo necessário 10 bilhões de anos pra exaurir o seu combustível.

Luzes mais brilhantes: O poderoso holofote até hoje desenvolvido consumia 600 kW. Foi produzido durante a 2ª guerra mundial pela General Eletric Conpany Ltd., no Centro de Pesquisas de Hirst, em Wembley, Inglaterra.

Como funciona o Bumerangue?
por Everton Granemann Souza

Conhecidos desde a pré-história, os bumerangues são bastões de madeira, de comprimento, largura e espessura variáveis, utilizados como arma por alguns povos dos mundo, como os indígenas australianos e sul-africanos, por exemplo. Já no antigo Egito, a caça a aves com bumerangues tornou-se um esporte muito difundido entre a nobreza.
Os bastões podem ser retos ou recurvados, sendo cada tipo indicado a uma determinada aplicação.
Os bumerangues retos medem de 0,3 a 1 m, pesam entre 200 e 400 g, possuem uma seção mais ou menos circular e são ligeiramente arredondados nas extremidades.
Podem eventualmente ser construídos com uma discreta ondulação central, o que lhe garante um alcance de até 200 m em trajetória quase retilínea.
O grande alcance desses instrumentos em relação a bastões simples de igual tamanho e de mesmo peso deve-se a sua seção de aerofólio que proporciona certa sustentação da arma durante o vôo, permitindo que correntes aéreas ascendentes mantenham a arma no ar por muito mais tempo.
São lançados de modo a permanecerem com o plano de rotação quase horizontal e, mesmo no fim de sua trajetória, a velocidade de rotação é tal que permite ferir gravemente seres humanos ou animais de pequeno e médio porte.
Os bumerangues recurvados são geralmente menores e mais leves que os retos. São feitos de modo que suas asas formem um ângulo de 90 a no máximo 130°. Sua extensão varia de 45 a 75 cm de envergadura, pesando de 110 g a 280 g.
Lançados por um indivíduo experiente, sua trajetória de vôo aproxima-se de um círculo achatado, o que possibilita seu retorno ao local de lançamento. Ao contrário dos bumerangues retos, devem ser atirados com o plano de rotação quase vertical. Isso altera-se, porém, durante o vôo devido às características de construção da arma. Assim, no final da trajetória o plano passa a ser quase horizontal.
Esse fato, aliado à gradativa perda de velocidade, pode fazer com que o instrumento plane por alguns segundos, antes de mergulhar suavemente em direção ao solo.

Você já ouviu falar dos Pulsares?
por Everton Granemann Souza

Quando explode uma estrela com 1,4 a 3 vezes a massa do sol, resta um núcleo denso, a estrela de nêutron. O colapso é tão violento que os elétrons e os prótons juntam-se formando nêutrons. O material concentra-se em uma esfera de cerca de 10 km de diâmetro, que libera energia. Um pulsar é uma estrela de nêutrons que gira rapidamente e que emite um sinal para a Terra ( como um farol ). Os pulsares foram detectados em 1967 pelos astrônomos ingleses Jocelyn Burnell e Anthony Hewish.

Física no Ensino Médio
por Luiz Clement
e-mail: lclementfi@yahoo.com.br
Mestre em Educação/Ensino de Física
Professor Colaborador do DFI da UDESC

Começarei essa breve reflexão, sobre o ensino de Física na Escola Média, com uma pergunta que vários de nós já nos fizemos algum dia e que outros tantos, eventualmente, ainda farão: Por que eu preciso estudar e aprender Física no Ensino Médio? Respondendo a essa pergunta, muito ingenuamente, diria que seria para passar no vestibular. No entanto, acredito que essa seja apenas uma das motivações e longe de ser a mais importante para que se estude Física no Ensino Médio. Na seqüência apresentarei algumas razões que nos levam a pensar com mais cuidado na pergunta feita acima.
Na sociedade contemporânea, os conhecimentos relacionados à área de Ciências da Natureza tornam-se cada dia mais importantes para a inserção do cidadão no mundo do trabalho, para uma maior compreensão acerca dos artefatos tecnológicos que estão a sua volta, bem como, para uma melhor qualidade de vida e para a participação social ativa. Sendo assim, a Física desenvolvida na escola média deve permitir aos estudantes
pensar acerca do mundo que os cerca, interpretando-o e compreendendo-o.
A Física, na medida em que provê descrições do mundo natural e de suas propriedades, mediante uma linguagem que proporciona a interpretação dos fenômenos naturais e, por conseguinte, a sua compreensão, desempenha um papel privilegiado para as possíveis leituras do mundo complexo em que vivemos (industrializado, informatizado).
Com o estudo da Física podemos, por exemplo, explicar e entender a queda dos corpos, o movimento da lua ou das estrelas no céu, o arco-íris, os raios laser, as imagens da
televisão e as formas de comunicação. Também se pode explicar e entender os gastos da “conta de luz” ou o consumo diário de combustível; as diferentes fontes de energia, incluída a energia nuclear, com seus riscos e benefícios. Podemos discutir a origem do universo e sua evolução, o funcionamento do refrigerador ou dos motores a combustão, as radiações presentes no dia-a-dia e os princípios gerais que permitem generalizar todas essas compreensões.
No Brasil, a escola média continua tendo um caráter de "terminalidade" para os que a freqüentam. Este fato foi levantado nos anos noventa (Terrazzan, 1994) e, infelizmente,
continua sendo realidade em nossa atual conjuntura escolar. A mudança mais notável ocorrida na década de noventa é que o número de matriculas no Ensino Médio praticamente dobrou; no restante, continuamos praticamente na mesma situação que nas décadas anteriores.
A noção de "terminalidade" pode ser considerada sob dois aspectos. Numa primeira interpretação, pretende ressaltar que para um grande contingente de alunos, a Física na escola média será o único contato com a ciência Física na sua escolarização formal. Numa segunda interpretação, que pode funcionar como um reforço à primeira, afirma que também é o último contato formal para um grande percentual de alunos que seguem numa formação de nível superior. Assim sendo, seja qual for a interpretação dada, vemos reforçado o argumento de que todos os aspectos básicos relativos à construção desta área do conhecimento humano precisam e podem ser contemplados no nível médio de ensino.
Cabe então aos profissionais da área de Ensino/Educação, professores e pesquisadores (Educação Básica e Superior), proporcionar atividades didáticas que contribuam para a
realização desta tarefa de obter um entendimento satisfatório do mundo e de suas transformações.

Caiu no Vestibular Vocacionado!
por Luciano Camargo Martins

(IME-97) Dois corpos, 1 e 2, cujas temperaturas iniciais valem respectivamente T1 e T2, interagem termicamente ao longo do tempo e algumas das possíveis evoluções de suas temperaturas são mostradas nos gráficos abaixo. Analise cada uma das situações e discorra a respeito da situação física apresentada, procurando, caso procedente, tecer comentários acerca dos conceitos de reservatório térmico e capacidade térmica. Fundamente, sempre que possível, suas afirmações na Primeira Lei da Termodinâmica.

a) como o corpo 1 mantém a sua temperatura fixa no valor T1 , e o corpo 2 aumenta sua temperatura até atingir a mesma temperatura final T1, quando ambos atingem o equilíbrio térmico, concluímos que o copor 1 deve ser um reservatório
térmico ideal à temperatura T1 (capacidade térmica infinita), enquanto que o corpo 2 deve ser um objeto menor (capacidade térmica finita) que absorve calor e aumenta sua temperatura, sem que haja mudança de estado físico. Desprezando-se a
dilatação do corpo 2, podemos afirmar que, como a variação de sua temperatura é positiva (cresce com o tempo), ele aumenta a sua energia interna e portanto deve estar absorvendo calor do reservatório 1 até atingir o equilíbrio térmico.

b) ambos os corpos variam a sua temperatura até atingirem o equilíbrio térmico numa temperatura final maior do que a média aritmética de suas temperaturas iniciais (lembre-se que o ponto médio é equidistante dos valores T1 e T2). Assim sendo, podemos supor que a capacidade térmica (ou inércia térmica, que é inversamente proporcional à variação de temperatura) do corpo 1 é maior do que a do corpo 2, pois, num sistema isolado contendo dois corpos, o calor cedido pelo corpo 1 é igual (em módulo) ao calor absorvido pelo corpo 2, e sendo a variação de temperatura do corpo 2 maior do que a do corpo 1, conclui-se que a inércia térmica do corpo 2 é menor do que a do corpo 1, ou seja, a capacidade térmica do corpo 2 deve ser menor do que a do corpo 1.

c) este caso é simétrico ao anterior, e da mesma forma, concluise que o corpo 2 possui uma capacidade térmica maior do que o corpo 1, pois sofre uma variação de temperatura menor do que a sofrida pelo corpo 1;

d) este caso é simétrico ao caso a) , invertendo-se apenas os valores iniciasi das temperaturas. Agora o reservatório possui uma temperatura inicial T2 menor que a temperatura do corpo 1.

Notícias
por Ricardo Albrecht

Robô Spirit registra mudanças na superfície de Marte!
Após sete meses de exploração do solo de Marte realizada pelo robô Spirit, da agência espacial norte-americana Nasa, o cientista Stephen Squyres, da Universidade Cornell (EUA), afirma ter sido essa "a primeira grande pesquisa geológica já feita em outro planeta". Até agora, ainda não foi encontrada a presença de água, ambiente ideal para o desenvolvimento de formas de vida, mas informações confirmam importantes variações na composição de minerais e poeira que determinam o albedo, o grau de reflexividade
da luz solar apresentado pelo planeta.
"O robô Spirit aterrissou numa atmosfera iluminada na cratera Gusev, e atravessou também áreas mais brilhantes e mais escuras em direção à cratera de Bonneville", diz Jim Bell, professor de astronomia da Universidade Cornell e cientista líder na análise das imagens de alta-resolução das câmeras Pancams, carregadas por Spirit e por seu robô gêmeo Opportunity, que explora o local oposto de Gusev, denominado Meridiani Planum. "As mudanças de 'albedo' que nós noticiamos com a Pancam são similares às mudanças vistas de cima, o que comprova a veracidade das informações", acrescenta Bell. Os cientistas se esforçaram em apontar suas câmeras diariamente em direção ao sol, e no começo da missão encontraram uma atmosfera relativamente opaca, decorrente de um temporal ocorrido no final de 2003. No 85° dia (cada dia em Marte equivale a 24 horas 39 minutos e 35 segundos na Terra), a poeira começou a clarear, reduzindo a cor opaca do Sol em Marte. Essa claridade da atmosfera de Marte na cratera Gusev permitiu aos pesquisadores observarem a formação das nuvens de gelo.
Segundo pesquisa publicada na revista Science, após 90 dias solares marcianos, verificou-se que a cratera Gusev tem aproximadamente 160 quilômetros e se estende até o grande desfiladeiro denominado Ma' adim Vallis. A cratera Gusev foi escolhida na esperança de ter sido um antigo lago. O estudo descreve uma paisagem desordenada com rochas vulcânicas e coberta por poeira. O robô aterrissou numa planície, assinalou
com círculos as depressões superficiais, ou cavidades, e também as baixas colinas com poucos metros de altura e centenas de metros de comprimento.
De acordo com Squyres, nos primeiros três meses de exploração, o robô Spirit não conseguiu encontrar depósitos lacustres. Até agora, "nós não encontramos nenhuma evidência de sedimentos lacustres na parte explorada pelo Spirit". Aparentemente,
segundo os cientistas, todos os resquícios de um antigo lago foram queimados por lavas. No entanto, desde que aterrissou em Marte, o robô tem viajado cerca de duas milhas ou três quilômetros na direção de uma região denominada Colinas Columbia, onde a esperança de encontrar materiais relacionados à água pode ser grande. "Eu acho que há grande potencial nas Colinas Columbia", diz Squyres. Fonte: Sci. Am., 2004.

A Equipe
Everton Granemann Souza: Matérias e Edição
Leila Patrícia Torres: Jornalista Responsável
Luciano Camargo Martins: Coordenação Geral

Topo

© 2004 - 2012 Mundo Físico - Centro de Ciências Tecnológicas - CCT
Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC

Campus Universitário Prof. Avelino Marcante S/N - Bairro Bom Retiro - Joinville - SC - Brasil
CEP: 89223-100 - Fone (47) 3431-7200 - Fax (47) 3431-7240