sábado, 30 de abril de 2011

Especial de Sábado

Efeitos estudados em Física e seus descobridores

Efeito Purkinje

Borges e Nicolau


Johannes  Evangelista Purkinje (1787–1869), fisiologista checoslovaco. O efeito Purkinje consiste no deslocamento da máxima sensibilidade visual do olho humano  de acordo com  o nível de iluminação. Sob claridade normal (luz do dia) o olho humano  apresenta máxima sensibilidade à radiação cujo comprimento de onda é da ordem de 560 nm. No período noturno a sensibilidade máxima ocorre para radiação da ordem de 510 nm.
Clique para ampliar - Fonte: aqui

Assim, ao entardecer o olho humano fica mais sensível às radiações de menor comprimento de onda correspondendo à zona azul do espectro. Por isso, o azul se destaca nos objetos que vemos neste período.
São as células existentes na retina, chamadas cones e bastonetes, que transformam a luz em estímulos nervosos e os enviam ao cérebro, por meio do nervo óptico. A visão à luz do dia é feita pelos cones e a visão sob luz fraca é feita pelos bastonetes. Estes possuem um pigmento sensível à luz chamado rodopsina, que é consumido sob ação de luz intensa e se regenera sob ação de luz fraca. (Fontes: Os fundamentos da Física, Volume 2 e Dicionário de Física, Horácio Macedo, Editora Nova Fronteira)
Para saber mais clique aqui e aqui 
Próximo Sábado: Efeito Coanda

Cursos do Blog - Respostas 27/04

Superfície equipotencial

Borges e Nicolau

Exercício 1:
As linhas cheias representam algumas linhas de força de um campo eletrostático e, as tracejadas, as linhas equipotenciais.
Uma partícula eletrizada com carga elétrica q = 2.10-6 C é transportada de A até B e de B até C.
Qual é o trabalho que a força eletrostática realiza nestes dois deslocamentos?

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Respostas: zero; 10-5 J

Exercício 2:
A figura representa as linhas equipotenciais no campo gerado por duas cargas elétricas puntiformes de mesmo valor absoluto e sinais opostos. Qual é a ddp entre os pontos A e B e entre B e C?

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Respostas: 20 V e 20 V

Exercício 3:
Na figura estão representadas algumas linhas equipotenciais de um campo eletrostático. Represente o vetor campo elétrico resultante nos pontos A e B.

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Resolução:

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Exercício 4:
Considere os pontos A, B e C de um campo elétrico uniforme de intensidade E = 103 N/C.

Calcule a ddp entre os pontos:
a) A e B
b) A e C
c) B e C

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Respostas:
a) zero
b) 200 V
c) 200 V

Exercício 5:
Considere os pontos A e B de um campo elétrico uniforme de intensidade
E = 104 N/C.

Calcule a ddp entre os pontos A e B.
Dados: distância entre A e B = 20 cm; cos 60º = 0,5


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Resposta: 103 V

Cursos do Blog - Respostas 26/04

Propagação do calor

Borges e Nicolau

Exercício 1:
Dos três processos de propagação de calor, qual deles ocorre no vácuo?

Resposta: Irradiação

Exercício 2:
Considere as afirmações:

I) A propagação de calor por convecção ocorre nos fluidos em geral.
II) A propagação de calor por condução não ocorre no vácuo.
III) Uma malha de lã tem como função fornecer calor ao corpo de uma pessoa.
IV) O ar atmosférico e o gelo são bons condutores de calor.

Tem-se:

a) Só as afirmações I) e II) são corretas;
b) Só as afirmações III) e IV) são corretas;
c) Só as afirmações I) e III) são corretas;
d) Só as afirmações I), II) e III) são corretas;
e) Todas as afirmações são corretas.

Resposta: a

Exercício 3:
Por que, embora estejam à mesma temperatura, ao tocarmos numa maçaneta metálica e numa porta de madeira, temos a sensação de que a maçaneta está mais fria?

Resposta: O coeficiente de condutibilidade térmica do metal é maior do que o da madeira

Exercício 4:
Nas geladeiras domésticas:

I) o congelador está colocado na parte superior;
II) o ar frio desce, por convecção, resfriando os alimentos;
III) as prateleiras não são inteiriças mas têm a forma de grade, de modo a permitir a convecção do ar no interior da geladeira;
IV) deve-se, nos modelos são mais antigos, retirar periodicamente o gelo que se forma sobre o congelador para não prejudicar a troca de calor.

Tem-se:

a) Só as afirmações I) e II) são corretas;
b) Só as afirmações III) e IV) são corretas;
c) Só as afirmações I) e III) são corretas;
d) Só as afirmações I), II) e III) são corretas;
e) Todas as afirmações são corretas.

Resposta: e

Exercício 5:
Uma extremidade de uma barra de alumínio está em contato com vapor de água em ebulição sob pressão normal (100 ºC). A outra extremidade está em contato com gelo em fusão sob pressão normal (0 ºC).

A barra tem comprimento de 100 cm e a área da seção reta
é de 5,0 cm2.

A barra está envolvida por um isolante de modo que é desprezível o calor perdido pela superfície lateral. Sendo K = 0,50 cal/s.cm.ºC o coeficiente de condutibilidade do alumínio, determine:

a) o fluxo de calor que atravessa a barra;
b) a quantidade de calor que atravessa uma seção da barra em 6,0 minutos;
c) a temperatura numa seção da barra situada a 8,0 cm da extremidade mais fria.

Respostas:
a) 2,5 cal/s
b) 9,0.102 cal

Cursos do Blog - Respostas 25/04

Vetores

Borges e Nicolau

Exercício 1
São dados os vetores a e b. Represente o vetor s soma dos vetores a e b. Analise os casos:

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Resolução:

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Exercício 2
Retome o exercício anterior e considere que os módulos dos vetores a e b sejam iguais a 10 unidades (10u). Calcule em cada caso o módulo do vetor soma s.

Respostas:
a) s = 102 u
b) s = 102 u
c) s = 103 u
d) s = 10 u

Exercício 3:
Considere o diagrama dos vetores a, b e c, esquematizado abaixo.

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É possivel concluir que:

a) a + b + c = 0
b) a + b = c
c) a + c = b
d) b + c = a

Resposta: b

Exercício 4
Considere o diagrama dos vetores a, b e c, esquematizado abaixo.

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É possivel concluir que:

a) a + b + c = 0
b) a + b = c
c) a + c = b
d) b + c = a

Resposta: a

Exercício 5
Represente o vetor  s = a + b e o vetor d = a - b. Calcule a seguir seus módulos. Cada lado do quadradinho tem medida igual a u.

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Resolução:

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Os módulos dos vetores s e d são iguais a 5 u.

sexta-feira, 29 de abril de 2011

Leituras do Blog

Moléculas e mais moléculas!

Professor Carlos Magno Torres

Há mais moléculas de água em uma "colher de sopa" cheia d'água, do que colheres de sopa cheias d'água, em todos os sete mares da Terra...(!)

Uma “colher de sopa” comporta um volume v = 10 ml de água. Isto é, aproximadamente 10 gramas de água. Por outro lado, aprendemos em Química que, em 18 gramas de água temos um mol de moléculas de água, isto é, cerca de 6,0.1023 moléculas. Assim, em uma “colher de sopa” de 10 ml de água temos 10/18 de mol, de moléculas. Isto é, (10/18)×(6,0.1023) moléculas = 3,33.1023 moléculas de água. Pouco mais de meio mol de moléculas.

Segundo Matthew A. Charette e Walter H. F. Smith, da Instituição Oceanográfica Woods Hole, nos Estados Unidos, o volume total de água nos oceanos da Terra é da ordem de 1,332.109 km3. (The Volume of Earth’s Ocean, Matthew A. Charette, Walter H. F. Smith – Oceanography, June 2010, Vol.: 23, Number 2.)

De acordo com esses dados, o volume total de água nos oceanos da Terra, em mililitros (ml), é V = 1,332.109 km3 = 1,332.1018 m3 = 1,332.1021 l = 1,332.1024 ml. Assim, o número de colheres de sopa de água do mar, em todos os mares, é:
N = V ÷ v = (1,332.1024 ml) ÷ (10 ml) => N = 1,332.1023 colheres.

Isto é, o número de moléculas d’água em uma “colher de sopa” cheia d’água é cerca de 2,5 vezes o número de colheres de sopa cheias d’água que há em todos os oceanos terrestres!

O professor Carlos Magno Torres é co-autor da obra Física, Ciência e Tecnologia.

Cadê minhas moléculas!?

Professor Carlos Magno Torres

Vamos supor que, de algum modo muito especial, fosse possível “pintar” as moléculas de água contidas em um copo de 180 ml. A seguir, jogaríamos o conteúdo desse copo no mar e, de algum outro modo também muito especial, misturaríamos uniformemente as moléculas “pintadas” com as moléculas de água de todos os “sete mares”! Provavelmente isso demoraria “um bom tempo”.

Após essa cansativa tarefa, encheríamos novamente o mesmo copo com as moléculas da “mistura”, moléculas “pintadas” + moléculas “não pintadas”, e nos perguntaríamos: Quantas das moléculas “pintadas” teríamos recuperado? Aproximadamente uma ou duas?... Umas mil? Ou, quem sabe, vários bilhões delas? Talvez um ou dois mols? Ou, muito provavelmente, nenhuma...!

Vamos procurar saber?

Em 180 ml de água temos dez mols, isto é, cerca de 6,0.1024 moléculas de água. Nos oceanos temos um total de 1,332.1024 ml de água.

Assim, o número total de moléculas de água na “mistura” obtida pode ser obtido pela proporção:

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx180 ml => 6,0.1024 moléculas
xxxxxxxxxxxxxxxxxxx1,332.1024 ml => xxxxxxxN

que nos dá: N = 4,5.1046 moléculas (misturadas).

A tabela abaixo mostra os valores absolutos:

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Como a mistura é uniforme, tanto no copo como nos oceanos devemos ter a mesma proporção entre o número de moléculas “pintadas” e o número total de moléculas.

Assim:


Surpreendente, não?!

O professor Carlos Magno Torres é co-autor da obra Física, Ciência e Tecnologia.

quinta-feira, 28 de abril de 2011

Caiu no vestibular

O barquinho

Unifei-MG
Um pequeno barco de 200 kg e 3,0 m2 de área de fundo precisa ser carregado com caixas de alimento, pesando 2,0 kg cada uma. No entanto, por medida de segurança, o barqueiro sabe que o barco junto com a carga não pode submergir mais do que 10 cm em relação ao nível submerso quando o barco está vazio.

a) Calcule o número máximo de caixas que o barco pode suportar.
b) Se o barco vai ser conduzido somente pelo barqueiro, cuja massa é igual a 100 kg, qual a medida lateral total submersa do barco?

Dado: densidade da água, da = 1,0.103 kg/m3

Solução:

a) Sejam: n o número de caixas; A = 3,0 m2 a área da seção reta do barco; h = 10 cm a altura a mais submersa em virtude da colocação das caixas no barco. O acréscimo do empuxo tem módulo igual ao peso das caixas:

ΔE = Pcaixas => da.Vg = n.m.g => da.A.h = n.m =>
1,0.103.3,0.0,10 = n.2.0 => n = 150 caixas

b) Neste caso, o empuxo total é igual ao peso total (barco, barqueiro, caixas). Sendo H a altura total submersa, vem:

E = Ptotal => da.Vg = mtotal.g => 1,0.103.3,0.H = (200+100+150.2,0) =>
H = 0,20 m = 20 cm

Respostas: a) 150 caixas  b) 20cm

quarta-feira, 27 de abril de 2011

Cursos do Blog - Eletricidade

Superfície equipotencial

Borges e Nicolau
Toda superfície cujos pontos apresentam o mesmo potencial elétrico.
As linhas de força são perpendiculares às superfícies equipotenciais.

Exemplos:

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Campo elétrico gerado por duas cargas elétricas puntiformes. As linhas de cor cinza são as linhas de força e as azuis, tracejadas, as equipotenciais.

Características do campo uniforme

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x
  • As superfícies equipotenciais são planos paralelos entre si e perpendiculares às linhas de força.
  • O trabalho no deslocamento de uma carga q entre os pontos A e B é dado por:
x

Relação:


Exercícios básicos

Exercício 1:
As linhas cheias representam algumas linhas de força de um campo eletrostático e, as tracejadas, as linhas equipotenciais.
Uma partícula eletrizada com carga elétrica q = 2.10-6 C é transportada de A até B e de B até C.
Qual é o trabalho que a força eletrostática realiza nestes dois deslocamentos?

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Exercício 2:
A figura representa as linhas equipotenciais no campo gerado por duas cargas elétricas puntiformes de mesmo valor absoluto e sinais opostos. Qual é a ddp entre os pontos A e B e entre B e C?

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Exercício 3:
Na figura estão representadas algumas linhas equipotenciais de um campo eletrostático. Represente o vetor campo elétrico resultante nos pontos A e B.

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Exercício 4:
Considere os pontos A, B e C de um campo elétrico uniforme de intensidade E = 103 N/C.

Calcule a ddp entre os pontos:
a) A e B
b) A e C
c) B e C

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Exercício 5:
Considere os pontos A e B de um campo elétrico uniforme de intensidade
E = 104 N/C.

Calcule a ddp entre os pontos A e B.
Dados: distância entre A e B = 20 cm; cos 60º = 0,5


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terça-feira, 26 de abril de 2011

Cursos do Blog - Termologia, Óptica e Ondas

Propagação do calor

Borges e Nicolau

Fluxo de calor

A propagação do calor pode ocorrer por três processos diferentes: condução, convecção e irradiação. Para os três modos de propagação definimos a grandeza denominada fluxo de calor:


Em que Q é a quantidade de calor transmitida e Δt o intervalo de tempo correspondente.
Unidades de fluxo de calor: cal/s, cal/min, W

Condução térmica

Transmissão em que a energia térmica se propaga por meio da agitação molecular.

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Lei de Fourier:


Em que K é o coeficiente de condutibilidade térmica do material.

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Os bons condutores, como os metais, têm valor elevado para a constante K; já os isolantes térmicos (madeira, isopor, lã, etc.) têm valor baixo para a constante K.

Convecção térmica

Transmissão de energia térmica, que ocorre nos fluidos, devido à movimentação do próprio material aquecido, cuja densidade varia com a temperatura.

Correntes de convecção

Ascendente, formada por fluido quente.
Descendente, formada por fluido frio.

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Irradiação

Transmissão de energia por meio de ondas eletromagnéticas (ondas de rádio, luz visível, ultravioleta etc ). Quando estas ondas são raios infravermelhos, falamos em irradiação térmica.

Quando a energia radiante (energia que se propaga por meio de ondas eletromagnética) atinge a superfície de um corpo ela é parcialmente absorvida, parcialmente refletida e parcialmente transmitida através do corpo. A parcela absorvida aumenta a energia de agitação das moléculas constituintes do corpo (energia térmica). As radiações infravermelhas são as mais facilmente absorvidas, isto é, são as que mais facilmente se transformam em energia térmica.

Efeito estufa

Substâncias presentes na atmosfera terrestre (CO2, vapor de água, metano, etc.) limitam a transferência de calor da Terra para o espaço, durante a noite, mantendo assim um ambiente adequado para a vida. A intensificação desse efeito, devido à ação humana, está provocando o aquecimento global, com graves consequências para o planeta.

Garrafa térmica

Dispositivo no qual são minimizados os três processos de transmissão de calor. O vácuo entre as paredes duplas evita a condução. A boa vedação da garrafa evita a convecção. O espelhamento interno e externo das paredes reduz ao mínimo a irradiação.

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Exercício básicos

Exercício 1:
Dos três processos de propagação de calor, qual deles ocorre no vácuo?

Exercício 2:
Considere as afirmações:

I) A propagação de calor por convecção ocorre nos fluidos em geral.
II) A propagação de calor por condução não ocorre no vácuo.
III) Uma malha de lã tem como função fornecer calor ao corpo de uma pessoa.
IV) O ar atmosférico e o gelo são bons condutores de calor.

Tem-se:

a) Só as afirmações I) e II) são corretas;
b) Só as afirmações III) e IV) são corretas;
c) Só as afirmações I) e III) são corretas;
d) Só as afirmações I), II) e III) são corretas;
e) Todas as afirmações são corretas.

Exercício 3:
Por que, embora estejam à mesma temperatura, ao tocarmos numa maçaneta metálica e numa porta de madeira, temos a sensação de que a maçaneta está mais fria?

Exercício 4:
Nas geladeiras domésticas:

I) o congelador está colocado na parte superior;
II) o ar frio desce, por convecção, resfriando os alimentos;
III) as prateleiras não são inteiriças mas têm a forma de grade, de modo a permitir a convecção do ar no interior da geladeira;
IV) deve-se, nos modelos são mais antigos, retirar periodicamente o gelo que se forma sobre o congelador para não prejudicar a troca de calor.

Tem-se:

a) Só as afirmações I) e II) são corretas;
b) Só as afirmações III) e IV) são corretas;
c) Só as afirmações I) e III) são corretas;
d) Só as afirmações I), II) e III) são corretas;
e) Todas as afirmações são corretas.

Exercício 5:
Uma extremidade de uma barra de alumínio está em contato com vapor de água em ebulição sob pressão normal (100 ºC). A outra extremidade está em contato com gelo em fusão sob pressão normal (0 ºC).

A barra tem comprimento de 100 cm e a área da seção reta
é de 5,0 cm2.

A barra está envolvida por um isolante de modo que é desprezível o calor perdido pela superfície lateral. Sendo K = 0,50 cal/s.cm.ºC o coeficiente de condutibilidade do alumínio, determine:

a) o fluxo de calor que atravessa a barra;
b) a quantidade de calor que atravessa uma seção da barra em 6,0 minutos;
c) a temperatura numa seção da barra situada a 8,0 cm da extremidade mais fria.

segunda-feira, 25 de abril de 2011

Cursos do Blog - Mecânica

Vetores

Borges e Nicolau

Lembrete:

A grandeza escalar fica perfeitamente definida quando dela se conhecem o valor numérico e a correspondente unidade (exemplos: volume, massa, temperatura, energia).
A grandeza vetorial, além do valor numérico e da unidade, necessita de direção e sentido para ser definida (exemplos: velocidade, aceleração, força, impulso, quantidade de movimento).

Vetor

É um ente matemático caracterizado por módulo, direção e sentido.

Adição vetorial

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Subtração vetorial

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Exercício básicos

Exercício 1
São dados os vetores a e b. Represente o vetor s soma dos vetores a e b. Analise os casos:

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Exercício 2
Retome o exercício anterior e considere que os módulos dos vetores a e b sejam iguais a 10 unidades (10u). Calcule em cada caso o módulo do vetor soma s.

Exercício 3
Considere o diagrama dos vetores a, b e c, esquematizado abaixo.

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É possivel concluir que:

a) a + b + c = 0
b) a + b = c
c) a + c = b
d) b + c = a

Exercício 4
Considere o diagrama dos vetores a, b e c, esquematizado abaixo.

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É possivel concluir que:

a) a + b + c = 0
b) a + b = c
c) a + c = b
d) b + c = a

Exercício 5
Represente o vetor  s = a + b e o vetor d = a - b. Calcule a seguir seus módulos. Cada lado do quadradinho tem medida igual a u.

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domingo, 24 de abril de 2011

Arte do Blog

Fontana dei Quattro Fiumi (Fonte dos Quatro Rios), Piazza Navona, Roma

Fontana dei Quattro Fiumi, vista do lado Sul

Gian Lorenzo Bernini, mestre do barroco

Borges e Nicolau

A arte barroca teve origem na Itália por volta de 1600 e logo espalhou-se pela Europa, tendo chegado ao Brasil trazida por portugueses e espanhóis. Nosso maior representante desse movimento foi o Aleijadinho, cuja obra abordaremos na próxima semana. Uma das principais características do barroco é o abandono do racionalismo renascentista e a busca da conciliação de forças antagônicas: bem e mal; Deus e Diabo; céu e terra; pureza e pecado; alegria e tristeza; paganismo e cristianismo; espírito e matéria.

Como consequência em suas manifestações predomina o emocional sobre o racional. Na pintura e na escultura surgem curvas, contracurvas e colunas retorcidas, as cores se intensificam há fortes contrastes entre claro e escuro e as expressões dos personagens são carregadas de emoções fortes, ou mesmo, violentas.

Gian Lorenzo Bernini nasceu em Nápoles no dia 7 de dezembro de 1598 e morreu em Roma, em 28 de novembro de 1680.

Tendo aprendido arte com o pai, Pietro Bernini, escultor florentino, o jovem Gian Lorenzo Bernini começou a produzir e logo foi notado pelo pintor Annibale Carracci que o indicou para o papa Paulo V. Foi o início de uma trajetória de sucesso. Durante a longa e bem sucedida carreira de artista de múltiplos talentos, Bernini prestou serviços para oito papas.

Dentre as obras de Bernini há duas de grande destaque. A Fonte dos Quatro Rios na Piazza Navona de Roma, realizada entre 1648 e 1651 e o Êxtase de Santa Teresa (1645-1652).

A preocupação do artista em controlar o ambiente em que as suas estátuas se encontravam, levou-o a concentrar-se cada vez mais na arquitetura. A sua igreja mais impressionante é a de Santo André no Quirinal, edificada entre 1658-1670, em Roma. Mas a sua realização de maior destaque em arquitetura é a colunata que rodeia a Praça de São Pedro, no Vaticano.

Bernini morreu aos 81 anos, sendo considerado pelos seus contemporâneos, não só o maior artista europeu, como uma dos suas mais importantes personalidades. Foi um dos gênios de valor universal nascidos na Itália, e ajudou a criar o último estilo italiano a tornar-se uma norma internacional.

Barroco - Termo de origem espanhola, (barrueco), aplicado para designar pérolas de formas irregulares.