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Superlua Azul de Sangue

31 de Janeiro de 2018 |by Pedro Zottolo | 3 Comments | blog | , , , ,

Hoje, dia 31/01, ocorrerá um dos melhores e maiores fenômenos lunares já vistos envolvendo a lua. É isso mesmo que você leu! A Superlua Azul de Sangue irá acontecer bem diante dos nossos olhos e será uma ocorrência rara, é o primeiro eclipse lunar desde 2015 e a primeira lua azul de sangue desde 1886.

Porém essa alegria dura pouco, no Brasil apenas algumas localidades ao norte irão notar o eclipse, mas todos podem ver a Superlua Azul mesmo assim.

Vamos explicar um pouco sobre cada fenômeno:

Superlua:

Acontece quando a lua cheia se encontra no ponto mais perto da Terra na sua órbita. Nesse caso chamamos de perigeu, e por causa disso o seu tamanho cresce em 14%. Já quando a lua se encontra no ponto distante é chamado de apogeu, ocorrendo o fenômeno oposto à superlua, a microlua.

Eclipse Lunar:

Ocorre quando a lua passa pela sombra que a Terra faz com o Sol, isso não acontece com frequência por conta da inclinação da órbita da lua.

Lua de Sangue:

A lua de Sangue nada mais é do que o eclipse lunar total. A atmosfera da Terra filtra a luz verde e azul dos raios solares, deixando passar apenas a luz vermelha, sendo assim a lua recebe esse brilho avermelhado quando passa pela Terra. 

Lua Azul:

Recebe esse termo por ser a segunda lua cheia do mês, sendo a primeira em 1º e 2º de janeiro. Porém não modifica a aparência ou cor da lua.

Você não vai perder esse super fenômeno, né?

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Luz: Onda ou feixe de partículas?

9 de Janeiro de 2018 |by Vitoria Mathias | 0 Comments | blog | , , ,

Apesar de muito comum em nossa vida, a luz tem sido desde muito tempo objeto de estudo já que suas propriedades inicialmente pareciam um mistério. Aprendemos na escola que a luz se propaga em linha reta em diversas direções, mas realmente é assim que ela se comporta sempre?

Vamos começar com a ideia que Isaac Newton tinha da luz, em meados do séculos XVII: Ele afirmava que ela era composta de minúsculas partículas e isso explicaria porque a luz se move em linha reta na maioria das vezes. Ainda assim já havia quem defendesse que a luz era uma onda, como Robert Hooke e René Descartes. Para tirar essa dúvida, experimentos decisivos foram feitos para explicar o funcionamento da luz.

Por exemplo, se colocarmos um laser apontado para duas fendas, podemos esperar que a luz apareça na mesma forma que as fendas. Porém, como a largura das fendas é bem pequena nesse experimento, acontecem efeitos chamados difração e interferência, que são observados em ondas. Isso mesmo, ondas assim como ondas na água.  Os efeitos acontecem quando uma onda deformada encontra outra e acabam se cancelando ou se aumentando em alguns pontos. Foi esse experimento de Thomas Young que provou o caráter ondulatório da luz.


Uma vista de cima do experimento de dupla fendas, passando primeiro por uma fenda única.

Interferência de ondas Um exemplo de o que acontece com ondas.

Mas não quer dizer que pensar na onda como pequenas partículas de luz esteja errado, porque o poder dela não para por aí! O experimento decisivo que nos garante que a luz PODE SER OS DOIS (onda e partícula) é chamado de “Efeito Fotoelétrico”. Nele, uma luz é apontada para um material metálico que libera elétrons (pequenas cargas negativas do átomo), cuja quantidade pode variar com a intensidade da luz, que está relacionada com o número de partículas de luz (chamados de fótons). Já a velocidade com que esses elétrons saem é mudada com a frequência da luz (quantas ondas em um segundo se movem).

Tema 01 - Luz | Experimentos - Efeito fotoelétrico

Assim, com tantos outros experimentos confirmando as teorias de partículas e de ondas, a mais aceita hoje é a de que a luz é tanto uma onda quanto partículas, chamadas fótons, que carregam energia.

É a partir de princípios como o efeito fotoelétrico que podemos ter energia elétrica gerada por painéis solares: A luz do Sol libera elétrons de um filme metálico e o movimento dessas pequenas cargas em grande quantidade é o que gera a energia elétrica!

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Fabricando Diamantes na Panela de Pressão

15 de novembro de 2017 |by Alexandre Tamaoki | 0 Comments | blog | , , ,

Todo mundo já deve ter visto um diamante, seja na vitrine de uma loja ou então na televisão. Essas pequenas pedras preciosas custam uma fortuna, a depender de diversos fatores, como pureza e lapidação, e estão presentes em vários anéis e colares. Mas você já se perguntou como eles são feitos e se é possível fabricá-los artificialmente?

Diamante = Grafite ?

Antes de sabermos como eles são feitos, precisamos saber do quê eles são feitos. E, incrivelmente, diamantes são formados apenas por átomos de carbono.
Isso quer dizer que os átomos de um pedaço de grafite e de um diamante são exatamente os mesmos? Sim!
E isso quer dizer que eles são a mesma coisa? Não!
Ambos são formados por átomos de Carbono (C), mas o que os difere é a estrutura em que esses átomos se organizam.

No grafite, cada átomo de carbono realiza ligações covalentes (mais fortes) com 3 outros átomos de carbono formando várias “folhas” de grafite (como mostrado na ilustração anterior). Essas folhas se sobrepõem através de ligações de Van der Waals (mais fracas), e se submetidas à algum tipo de atrito, cada camada desliza sobre a outra, e até se separam, possibilitando a escrita com um lápis, por exemplo.
Já no diamante, temos algo mais rígido (considerado a pedra mais dura da natureza). Nele, cada átomo de carbono realiza ligações covalentes com outros 4 átomos de carbono, formando uma estrutura única, como mostrado na imagem.

Como são formados os Diamantes?

A grande maioria dos diamantes se formam a mais de \(150\ km\) da superfície, na crosta terrestre. Lá, encontram as condições ideais para que deixem de ser simples materiais feitos de carbono e se tornem pedras preciosas. Sob extremas temperatura e pressão, as ligações entre os átomos de carbono do grafite e outros compostos se rearranjam simetricamente, formando o que é conhecido como diamante, a pedra mais dura do planeta.

Diamantes na panela de pressão

O que conhecemos que aumenta tanto a temperatura quanto a pressão de um ambiente? Isso mesmo, a panela de pressão!

Podemos descrever o funcionamento de uma panela de pressão com a famosa equação dos gases ideais: \(PV=nRT\). Aquecendo a panela no fogão, por se tratar de um ambiente fechado, o volume (\(V\)) e a quantidade de moléculas (\(n\)) em seu interior são constantes (considerando que a válvula não seja liberada). Então, pelo aquecimento do ar dentro da panela e/ou pela evaporação de algum líquido, como a água, a pressão aumenta.

Assim, se colocarmos nela um pedaço de grafite e elevarmos a sua temperatura o suficiente com uma certa quantia de gás em seu interior, podemos atingir a temperatura e a pressão ideais para a formação do diamante, certo? Bom, teoricamente isso está correto. Porém, para simularmos as condições do interior da terra é preciso atingir a temperatura de \(1500\ °C\) e pressão superior a 50 mil vezes a pressão atmosférica (o que equivale a mais de \(5\times 10^9\ Pa\)), extrapolando, e muito, os limites de uma panela de cozinha comum.
Infelizmente, não podemos fabricar diamantes na cozinha de casa. Mas isso não quer dizer que eles não possam ser fabricados artificialmente. Um dos métodos de manufatura de diamantes sintéticos é o HPHT
(High Pressure, High Temperature), em português, alta pressão, alta temperatura. Ele consiste em extrair o carbono algum material gerando uma espécie de grafite e depositá-lo em um equipamento, o qual ocupa uma área de mais de \(100\ m^2\), que simula as condições para a formação do diamante (ou seja, uma SUPER panela de pressão), e, dessa forma, obtendo a pedra preciosa artificialmente.

Por mais que essas pedras sejam valiosas, o método HPHT gera diamantes bem pequenos, e, por isso, o custo das jóias produzidas não compensa os gastos de energia utilizados para produzi-las. Esses diamantes são feitos mais pelo valor simbólico do que pelo preço da pedra de fato. Como exemplo disso estão Pelé, que fez um diamante para a mãe através de seu cabelo, e o time de futebol do Santos, que fizeram diamantes a partir da grama do Estádio da Vila Belmiro, para comercializar entre seus torcedores.

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Eletroímãs: Uma visão Relativística

21 de outubro de 2017 |by Gabriel Aller | 0 Comments | blog | , ,

Um dos efeitos mais básicos da física, são os fenômenos eletromagnéticos, que são aqueles que envolvem cargas elétricas e imãs (campos magnéticos). Sabemos também que alguns metais são magnéticos, ou seja são atraídos por um imã, como o ferro por exemplo, já outros não interagem de forma alguma, como o cobre. Mas, se houver uma corrente elétrica, ou seja, cargas fluindo, dentro de qualquer metal ele se torna um imã, quando isso acontece chamamos esse material de Eletroímã.

Outro efeito extremamente interessante na física é a Relatividade Restrita de Einstein. Essa teoria nos diz que, objetos se movendo com uma velocidade em relação à outro objeto, são submetidos a alguns efeitos estranhos. Um desses é a contração dos comprimentos, que nos diz que um corpo de comprimento (\(L\)) se movendo com uma velocidade (\(v\)) relativa sofre uma contração no seu comprimento devido à essa velocidade.

\(L=L_0\sqrt{1-(\frac{v}{c})^2}\)

Então, se temos pessoa parada observando um carro se movendo, aquele carro parecerá “menor” do que ele realmente é quando ele está parado, entretanto para uma pessoa que está no carro o comprimento dele é exatamente o mesmo.

E pelo incrível que pareça esse efeito é exatamente o que faz com que os eletroímãs funcionem. Vejamos o seguinte experimento.

Imagine um pedaço de fio de metal, esse fio está eletricamente neutro, ou seja o número de cargas positivas é exatamente igual ao número de cargas negativas.

Agora imagine um gato cheio de cargas positivas bem perto do fio.

Sabemos, pela Lei de Coulomb que cargas (\(q\), \(q’\)) separadas por uma distância (\(R\))  sofrem uma força de atração ou repulsão entre elas. Essa força é multiplicada por um fator:

\(k=9\times10^9\)

E sabemos também que existem milhões de elétrons em um fio, então mínimas variações de cargas seriam suficientes para gerar uma força relativamente grande.

\(F=\frac{k\cdot q\cdot q’}{R^2}\)

Mas o fio está eletricamente neutro, então o gato não sofre força alguma. E mesmo se passarmos uma corrente através do fio os elétrons estarão apenas se movendo em uma direção, o fio permanece neutro, então ainda não haveria força no gato. Mas e se fizermos o gato se mover? Por simplicidade coloque a velocidade do gato igual à velocidade de movimento dos elétrons.

Se o gato estiver se movendo você (parado) ainda observaria um fio neutro, com um gato se movendo perto dele. Mas imagine agora a mesma situação, entretanto você está no lugar do gato.

Imaginando essa situação você “enxergaria” os elétrons parados e os prótons se movendo na direção contrária. Mas se lembrarmos da Relatividade restrita de Einstein, objetos se movendo contraem em relação a quando estavam parados e objetos parados ficam mais “esticados” do que quando estão em movimento.

Essa mudança faz com que os elétrons fiquem mais espaçados uns dos outros, e os prótons ficam mais próximos, criando assim uma diferença de cargas, fazendo com que o fio (visto pelo gato) fique positivamente carregado, e se nos lembrarmos da Lei de Coulomb aparece uma força de repulsão elétrica no gato, fazendo com que ele se afaste do fio.

Mas como isso é explicado para uma pessoa que não está se movendo? Lembre-se você (que está parado) enxerga um gato positivo se movendo perto de um fio neutro, ou seja, para você que está parado não deveria existir força no gato então ele não deveria ser repelido. Essa força de repulsão é causada (quando se está observando parado) pelo Campo Magnético. Na física, sabemos também que quando um fio é percorrido por uma corrente, gera um campo magnético que envolve esse fio.

E sabemos também que um campo magnético (\(B\)) produz uma força magnética em uma carga (\(q\)) com velocidade (\(v\)).

\(F=q\cdot(v\times B)=q\cdot v\cdot B\cdot \sin(\theta)\)

Assim então, o nosso gato é submetido à força magnética gerado por um campo magnético gerado por uma corrente percorrendo um fio. Explicando assim a repulsão que você, parado, vê no gato.

Então esse experimento nos mostra 2 coisas

  • Um eletroímã é um exemplo da ação da teoria da relatividade restrita.
  • O Campo Magnético é apenas um Campo Elétrico visto de uma forma diferente (parado ou em movimento). Em um dos casos o gato era repelido pela força elétrica causada pela ação do campo elétrico criado pela diferença de densidade de cargas gerada pela ação da contração de comprimento. No outro caso o gato é repelido pela força magnética causada pelo campo magnético, gerado por uma corrente em um fio. Mas independente do caso adotado o resultado é o mesmo: O GATO É REPELIDO PELO FIO.

Referências:
http://evfita.ita.br/evfita2008/local_arquivos/eletro-relat%20-%20brett.pdfhttps://midia.atp.usp.br/ensino_novo/relatividade/ebooks/eletromagnetismo_notacao_relativistica.pdf
https://www.youtube.com/watch?annotation_id=annotation_283546895&feature=iv&src_vid=1TKSfAkWWN0&v=hFAOXdXZ5TM

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Quebrando uma taça com a voz

30 de setembro de 2017 |by Alline Rogere | 0 Comments | blog | , , ,

Você já deve ter visto em programas de televisão ou até mesmo na internet pessoas tentando quebrar uma taça de cristal apenas utilizando a própria voz, mas será que isso realmente pode acontecer? (…)

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A física por trás do pêndulo de Newton

9 de setembro de 2017 |by Lucas Machado | 0 Comments | blog | , , ,

Não precisa ser um grande estudioso da física para saber que um dos seus maiores contribuintes foi Sir Isaac Newton. No século XVII o famoso cientista inglês organizou e descreveu (…)

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