segunda-feira, 19 de dezembro de 2011

A Física e o Pai Natal


Na Terra há cerca de dois mil milhões de crianças (entenda-se todo o indivíduo com menos de 18 anos). Contudo, como o Pai Natal não vai visitar as crianças muçulmanas, hindus, judias ou budistas (salvo, talvez, no Japão), o volume de trabalho para a noite de Natal fica eventualmente reduzido a 15 por cento do total, ou seja, a 378 milhões. Contando uma média de 3,5 crianças por casa, temos 108 milhões de casas. O Pai Natal dispõe de cerca de 31 horas de trabalho na noite de Natal, devido aos diferentes fusos horários e à rotação da Terra, admitindo a hipótese de que viaja de Leste para Oeste, o que, de resto, parece lógico.Tal equivale a 967,7 visitas por segundo, o que significa que para cada lar cristão com uma criança bem comportada pelo menos, o Pai Natal dispõe de cerca de um milésimo de segundo para estacionar o trenó, sair, descer pela chaminé, encher as meias com as prendas, distribuir o resto dos presentes junto ao pinheiro, provar as guloseimas que lhe deixam, voltar a subir a chaminé, saltar para o trenó e dirigir-se para a casa seguinte.

Supondo que essas 108 milhões de paragens se distribuem uniformemente à superfície da Terra (hipótese que sabemos falsa, mas que aceitamos como primeira aproximação), teremos que contar com cerca de 1,4 quilómetros por trajecto, o que significa uma viagem total de mais de 150 milhões de quilómetros, sem contar com os desvios para reabastecimento ou fazer chichi. O trenó do Pai Natal desloca-se pois à velocidade de 1170 quilómetros por segundo (3000 vezes a velocidade do som). A título de comparação, o veículo mais rápido fabricado pelo homem, a sonda Ulisses, não vai além dos 49 quilómetros por segundo e uma rena média consegue correr quando muito a 27 quilómetros por hora.

A carga útil do trenó constitui igualmente um elemento interessante. Supondo que cada criança apenas recebe o equivalente a uma caixa de Legos média (um quilo), o trenó suporta mais de 500 mil toneladas, sem contar com o peso do Pai Natal. Em Terra, uma rena convencional não consegue puxar mais de 150 quilogramas. Mesmo supondo que a famosa “rena voadora” tem um desempenho dez vezes superior, o Pai Natal não consegue cumprir a sua missão com 8 ou 9 animais; precisará de 360 000, o que vem aumentar a carga útil em mais 54 000 toneladas, abstraindo já do peso do trenó, o que equivale a 7 vezes o peso do Príncipe Alberto (o barco, não o monarca…). 600 000 toneladas a viajar a 1170 quilómetros por segundo produzem uma enorme resistência ao ar, a qual provoca um aquecimento das renas, tal qual um engenho espacial ao entrar na atmosfera terrestre. As duas renas da frente absorveriam uma energia de 14 300 milhões de joules por segundo, cada uma. Em resumo, entrariam quase instantaneamente em combustão, pondo perigosamente em risco as duas renas seguintes. O bando de renas vaporizar-se-ia completamente em 4,26 milésimos de segundos, isto é, o tempo exactamente necessário ao Pai Natal para chegar à quinta casa.

Tudo isto, porém, não é o pior. O Pai Natal, passando fulgurantemente da velocidade instantânea nula a 1170 quilómetros por segundo num milésimo de segundo, ficaria sujeito a uma aceleração correspondente a 17 500 quilogramas. Um Pai Natal de 125 quilogramas (que seria ridiculamente magro) ver-se-ia esmagado contra o fundo do trenó por uma força de 2157 507,5 quilogramas-força (a conversão para o SI fica como exercício para o leitor), o que lhe reduziria instantaneamente os ossos e os órgãos a uma pequena massa pastosa.

Em suma: se o Pai Natal existe, já morreu!

 

sábado, 8 de outubro de 2011

Prémio Nobel da Química 2011 - A Ciência é feita de controvérsias!

Em 2011 o Prémio Nobel da Química foi atribuido a Dan Shechtman pela descoberta dos "quase-cristais".


http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2011/

O trabalho desenvolvido pelo israelita Dan Shechtman consistiu na apresentação de uma inovadora abordagem da matéria no estado sólido. Ao arrefecer rapidamente uma mistura de alumínio e manganês, foi possível observar  ao microscópio círculos concêntricos, cada um formado por 10 pontos a igual distância uns dos outros. Estes átomos  dispunham-se numa nova estrutura química em forma de mosaico,  num padrão semelhante a mosaicos islâmicos. Contrariamente à teoria do empacotamento dos átomos num cristal que obedecia a padrões de simetria, este novo padarão não se repetia, tendo sido designado de "quase-cristais".

Esta descoberta, em 1982, foi alvo de controvérsia e Shechtman foi excluído do grupo de investigação em que trabalhava no National Institute for Science and Technology, em Washington D.C. Embora inicialmente rejeitado, o artigo sobre estes trabalhos acabou por ser publicado em 1984, perante a crítica de diversos sectores da comunidade científica.

O desenvolvimento de quase-cristais noutros laboratórios e a sua utilização em áreas tão diversas quanto a da produção de aço usado em material cirúrgico, revestimentos térmicos diversos, ou dispositivos de emissão de luz, são o resultado da ampla aceitação da teoria com o decurso do tempo, bem como do reconhecimento científico desta nova abordagem sobre a natureza da matéria.

Os quase-cristais foram descobertos na Natureza pela primeira vez em 2009, na Rússia. Actualmente, a investigação nesta área situa-se no desenvolvimento de quase-cristais com propriedades que potenciem a sua utilização como novos materiais com aplicações energéticas.

Mais informação em:
http://dererummundi.blogspot.com/2011/10/o-nobel-da-quimica-e-cristalografia.html#links

Prémio Nobel da Física 2011- Eisntein tinha razão?

O prémio Nobel da Física foi atribuído conjuntamente a Saul Permutter, Brian P. Schmidt e Adam G. Riess pela descoberta da aceleração da expansão do Universo.

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2011/

Saul Permutter, Brian P. Schmidt e Adam G. Riess observaram supernovas, isto é estrelas pesadas que, chegando ao fim do seu ciclo de vida, explodem com uma luz muito característica. Assim, constataram que o Universo está em expansão acelerada, isto é, as distâncias entre as galáxias estão a aumentar de uma forma cada vez mais rápida.

Actualmente existem fortes evidências a favor do Big Bang, sendo esta teoria largamente aceite pela comunidade científica. Contudo, não se sabe ainda por que razão o Big Bang é acelerado.

Nos últimos anos, os físicos criaram o conceito de "energia escura" para tentar explicar esta acelerada expansão que tende a contrariar a força da gravidade.

Um dos maiores mistérios da física actual é descobrir a natureza desta energia escura, que constitui a maior parte da energia do Universo.

A este respeito o Prof. Carlos Fiolhais refere que:

"Quem se deve estar a rir é Einstein. O grande génio da física tinha introduzido nas suas equações, à mão, um termo chamado "constante cosmológica", que contrariava a expansão do Universo, para dar conta de um Universo estático que ele pensava existir. Mais tarde, quando se percebeu que o Universo em larga escala não era estático, ele afirmou que se tratou do "maior erro da sua vida". Ora, modernamente a energia escura é descrita por essa "constante cosmológica", um termo contrário à expansão do Universo. A história mostra que os maiores génios até são geniais quando se enganam, ou melhor, julgam que se enganam."

 

quinta-feira, 15 de setembro de 2011

Novo ano lectivo

As aulas começaram!

Um dos temas abordados hoje nas aulas de Física e Química A do 10º ano:

A importância da Química para a melhoria da qualidade de vida!

sábado, 4 de junho de 2011

O que existe no Universo ?

“O que vemos no céu a partir da Terra? O astro mais próximo de nós é o nosso satélite natural, a Lua. O luar, luz do Sol reflectida na Lua, demora cerca de um segundo a viajar até à Terra. Os astronautas que foram à Lua demoraram um pouco mais – alguns dias – porque viajaram a uma velocidade muito menor do que a da luz. O sistema solar engloba a Terra, a Lua e mais sete planetas e seus satélites (Plutão é desde 2006 considerado planeta-anão). O homem ainda não foi ele próprio a outros astros para além da Lua, mas já enviou sondas aos astros principais do sistema solar e até mesmo para fora dele, como a Voyager II.


A estrela mais próxima da Terra depois do Sol, a Próxima do Centauro, está a quatro anos-luz de nós, isto é, a luz dela demora quatro anos a chegar (para comparação, a luz do Sol demora só oito minutos). A estrela Sirius, uma das mais brilhantes do céu, está a 30 anos-luz de nós. Mas há milhões de outras estrelas só na nossa Galáxia, a Via Láctea, um conjunto de estrelas dispostas numa espiral com um diâmetro de quase cem mil anos-luz. Hoje conhecemos outros sistemas planetários para além do nosso sistema solar: os astrónomos já identificaram várias dezenas. Na nossa Galáxia há estrelas ainda a nascer (a partir de poeira interestelar) e outras a morrer […].


Mas há mais galáxias além da nossa. Essas, ao contrário da nossa, escrevem-se com minúscula. As mais próximas de nós são as Nuvens de Magalhães, relativamente pequenas e só visíveis do hemisfério Sul. Uma bem maior é a galáxia de Andrómeda, que está a um milhão de anos-luz de nós. As galáxias estão juntas em agregados. O nosso grupo de galáxias chama-se Grupo Local. Há ainda outros grupos de galáxias, tão longe quanto os nossos instrumentos de observação permitem alcançar. Os objectos mais distantes – os misteriosos quasares – estão a cerca de quinze mil milhões de anos-luz.”


Fiolhais, C. (2007). Nova Física Divertida. Lisboa:Gradiva, p.160.

Calor e temperatura

“ Toda a gente sabe distinguir o frio do quente. Para tornar quantitativa essa distinção inventou-se uma propriedade chamada temperatura. Um corpo quente está a uma temperatura mais alta do que um corpo frio. Se pusermos em contacto um corpo quente e um corpo frio, a temperatura final é intermédia entre as temperaturas iniciais dos dois corpos. Calor é a palavra usada para descrever o que acontece quando se juntam dois corpos a temperaturas diferentes. Diz-se que ocorreu um fluxo de calor no processo que conduziu ao equilíbrio. No equilíbrio existe uma única temperatura comum aos dois corpos. Se dois indivíduos, um quente e outro frio, derem um aperto de mão prolongado, as suas mãos acabam naturalmente por ficar à mesma temperatura.”

Fiolhais, C.(1991). Física Divertida. Lisboa: Gradiva, p. 139

Energia:que conceito é este?


“ A energia embora sendo algo que toda a gente sabe o que é, ao mesmo tempo é algo que não é fácil definir.”
Jorge Dias de Deus


“Se variar a quantidade de energia, dizemos que o sistema não estava isolado. Se perguntar a um físico em que condições é que a energia interna se conserva, ele responde que se conserva num sistema isolado, e, se se perguntar o que é um sistema isolado, ele dirá logo que um sistema isolado é aquele em que a energia se conserva. Os físicos são, por vezes, uns sujeitos curiosos: arranjam definições circulares às quais não é fácil dar a volta. É muito fácil, de resto, que os físicos tenham sempre razão: se, por acaso, a energia não se conservar numa certa experiência, inventam logo outra forma de energia ou uma partícula que transporte a energia em falta, e tudo bate certo de novo …
O princípio de conservação de energia é uma das leis fundamentais da física. (…) Como as leis se fizeram para serem cumpridas, a energia de um sistema isolado conserva-se em todas as circunstâncias!”



Fiolhais, C.(1991). Física Divertida. Lisboa: Gradiva, p. 147.

domingo, 20 de fevereiro de 2011

Os cereais do pequeno almoço têm ferro

O ferro é importante em diversos processos metabólicos, por exemplo, na formação da hemoglobina, que assegura o transporte de oxigênio para as células e dá a cor vermelha ao sangue.
O ferro, que ingerimos na nossa alimentação, não é absorvido pelo organismo na forma metálica. Este, reage com o ácido clorídrico existente no estomâgo, transformando-se assim numa forma diferente cuja absorção é possível.

Como poderemos verificar se os cereais do pequeno-almoço têm ferro?

Na aula de Ciências Físico-Químicas, os alunos do 7º4ª experimentaram a separação magnética.
Método de separação:
1.Colocámos num gobelé um pouco de cereais.
2.Adicionámos a água e mexemos até que os cereais ficassem empapados.
3.Colocámos no gobelé um agitador magnético revestido com película de plástico e colocámos o gobelé na placa magnética durante cerca de 20 minutos.
4.Desligou-se a placa, retirou-se o agitador e observou-se a presença de ferro atraído pelo agitador magnético.
Pergunta: Por que foi possível a obtenção de ferro a partir de cereais do café da manhã?
Pesquisa sobre outros processos de separação usados na vida diária em que se utiliza a separação magnética.
Envia a resposta por mail à tua professora.

Adaptado de :
Paixão, F. (2004). Mezclas en la vida cotidiana. Una proppuesta de enseñanza basada en la vida cotidiana en una orientación Ciencia Tecnologia Y Sociedade Y en la resolución de situaciones problemáticas. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias Vol. 1, Nº 3, pp. 205-212.

quarta-feira, 26 de janeiro de 2011

Arquimedes e a coroa do rei de Siracusa


Lê com atenção o seguinte texto:

"Outra história sobre Arquimedes refere-se a um problema que o rei de Siracusa lhe teria dado para resolver. O monarca tinha encomendado a um ourives uma coroa em ouro maciço. Receando que o ourives o tivesse enganado, o rei pediu ao sábio Arquimedes para descobrir se a coroa era mesmo e só de ouro. Arquimedes matutou e matutou, até que acabou por descobrir uma solução. Arranjou um pedaço de ouro e um pedaço de prata, com o mesmo peso da coroa (foi portanto uma experiência cara, mas, como se tratava de uma experiência “real”, não era caso para poupar). Com uma balança de pratos, verificou que todas as três peças tinham o mesmo peso. Depois mergulhou-as, uma a uma, num recipiente cheio de água até à borda, tendo medido a quantidade de água que se entornava de cada vez. A peça de ouro entornava menos água. A peça de prata entornava mais água. A coroa real correspondia a uma situação intermédia entre um caso e outro. Logo, concluiu Arquimedes, o volume da coroa é maior do que o do pedaço de ouro maciço e menor do que o pedaço de prata maciça. A coroa não era pois de ouro maciço. O rei tinha sido enganado e, quando o soube, ficou naturalmente furioso".


Fiolhais, C. (1991). Física divertida. Lisboa: Gradiva, p.15.

Depois de leres o texto e teres realizado o trabalho laboratorial da aula anterior, responde às seguintes questões:


1. Qual dos metais, ouro ou prata, tem maior densidade? Explica o teu raciocínio.

2. Imagina que tens duas moedas, uma de ouro maciço e outra de prata revestida a ouro. Como poderias saber qual das moedas era a de ouro maciço? Explica o teu raciocínio.


Envia por mail as respostas à tua professora.

terça-feira, 18 de janeiro de 2011

Para os meus alunos do 7º ano - a propósito da densidade!

"A história mais conhecida de Arquimedes é, porém, a do grito de "Eureka!". Conta a lenda - pois que de uma lenda se trata - que estava o sábio grego, um belo dia, a tomar banho numa banheira, porventura entretido com o problema da coroa do rei. De repente, deu-lhe um lampejo súbito e largou a correr, nu, pelas ruas da cidade a gritar: «Eureka, Eureka!», o que significa: «Descobri, descobri!»"

Fiolhais, C. (1991). Física divertida.Lisboa: Grádiva, p. 16

video

Para saberes mais:

http://cienciasnoquotidiano.blogspot.com/2005/11/arquimedes.html

Agora, depois de teres visualizado o filme e de teres feito determinações da densidade na aula de hoje de CFQ, escreve um pequeno texto onde expliques como se pode determinar a densidade de um sólido e envia o teu texto por mail à tua professora (ana.tavares@sapo.pt).

Bom trabalho!