Estática

Tombando, tombando, tombou...

Sidney Borges

Nos esquemas acima vamos imaginar que o bloco apoiado no plano não escorregue. Na situação 1 o bloco está em equilíbrio. Na situação 2 o bloco permanece em equilíbrio, embora o plano esteja um pouco inclinado. Observe no detalhe que a linha vertical que passa pelo centro de gravidade do bloco corta a base de apoio. Na situação 3 o bloco tomba, a linha vertical que passa pelo centro de gravidade está fora dos limites da base de apoio.

Desafio

Dividindo tensões no futebol

Sidney Borges
Numa tarde luminosa de junho, estudantes que acampavam nas pradarias verdejantes de Brejo Seco prepararam-se para ouvir a final da Copa do Mundo. De repente houve uma manifestação geral de desapontamento. Oh! A tensão elétrica local, comum em estabelecimentos industriais, era de 330 V, não compativel com o rádio, que embora sendo bi-volt, só funcionava corretamente quando ligado às tensões de 110 V ou 220 V. Estavam todos tristes, desconsolados e acabrunhados, quando Maquesplanque, o craque em Física da escola, exclamou:

- Deixem comigo. Vou buscar um transformador.

Pouco depois voltou do vilarejo e não encontrando o transformador, procurou resolver o problema de outro modo. Para isso, trouxe alguns metros de fio, um rolo de fita isolante e três lâmpadas para 110 V. Com esse material construiu um circuito, ligou o rádio e todos ouviram felizes os gols de Robinho, Kaká e também os do adversário.

Você seria capaz de fazer o rádio funcionar montando um circuito igual ao do bravo Maquesplanque? Explique como.

Pense & Responda

Abrindo a porta de um freezer

Nicolau Gilberto Ferraro
A dona de casa fechou a porta do freezer e tentou abrir em seguida, mas não conseguiu. Só depois de esperar alguns instantes foi possível abrir com facilidade. Curiosa, perguntou a seu filho Rodrigo, estudante do ensino médio, como esses fatos podem ser explicados com base nos conhecimentos de Física. Após fazer uma pequena pesquisa e notar que a temperatura no interior do freezer é bem menor do que a temperatura externa, Rodrigo tirou a dúvida da mãe com uma explicação satisfatória do fenômeno.

Você também saberia explicar?

Audição

Imagem: Surtec

A estrutura do aparelho auditivo humano

Nicolau Gilberto Ferraro
O aparelho auditivo humano está dividido em três partes: orelha externa, orelha média e orelha interna. A orelha externa é constituída pelo pavilhão auditivo (antigamente denominado orelha), o canal auditivo e o tímpano que é uma membrana flexível situada no fim do canal auditivo. Assim, o canal auditivo funciona como um tubo sonoro fechado. A orelha média comunica-se com a orelha externa pela membrana do tímpano e com a orelha interna por uma parede óssea onde há dois orifícios: janela oval e janela redonda. Três minúsculos ossos: martelo, bigorna e estribo ligam o tímpano à janela oval. A cavidade da orelha média comunica-se com a faringe através da tuba auditiva, também conhecida como trompa de Eustáquio. É ela que permite o equilíbrio entre a pressão atmosférica e a pressão do ar dentro da orelha média. A orelha interna, também chamada labirinto é um sistema complexo composto de três partes: o vestíbulo que é uma cavidade que se comunica com a orelha média pela janela oval, os canais semicirculares e a cóclea que se assemelha à concha de um caracol. Dentro da orelha interna, acompanhando sua forma, há uma estrutura membranosa cheia de um líquido chamado endolinfa.

As ondas sonoras que incidem em nosso pavilhão propagam-se pelo canal auditivo até ao tingir o tímpano, que passa a vibra com a mesma freqüência da onda sonora incidente. Este movimento de vibração é transmitido aos três pequenos ossos da orelha média que, funcionado como alavancas, ampliam e transmitem as vibrações. Estas chegam, pela janela oval, à orelha interna, atingindo a endolinfa que passa a vibrar. As vibrações deste líquido são percebidas por células nervosas (semelhantes a pêlos), localizadas principalmente na cóclea, sendo transformados em impulsos elétricos que são enviados ao cérebro, através do nervo auditivo. (Fonte: Ciências. O corpo Humano. Ayrton Cesar Marcondes)


Para mais detalhes clique aqui e aqui

Pense & Responda

O mistério da caixa!

Nicolau Gilberto Ferraro

Ao encerrar o capítulo sobre Atrito de Escorregamento, o professor de Física dividiu a sala em cinco grupos e propôs o seguinte exercício-desafio: Uma caixa de massa 200 kg deve ser transportada por um caminhão. O coeficiente de atrito entre a caixa e a carroceria do caminhão é igual a 0,1. Partindo do repouso o caminhão acelera uniformemente, durante 20 s, até atingir a velocidade V. Qual é o máximo valor de V para que a caixa não escorregue? A aceleração local da gravidade é 10m/s/s.

Os grupos redigiram a resolução e o professor anotou as respostas:

Grupo 1: 10m/s

Grupo 2: 20 m/s

Grupo 3: 36 km/h

Grupo 4: 72 km/h

Grupo 5: 54 km/h

Quem venceu o desafio?

Estava assar sardinhas - Tony Moreira

Pense & Responda

Divulgação

Os Telescópios espaciais

Nicolau Gilberto Ferraro

O telescópio espacial Hubble foi colocado em órbita em abril de 1990 pela nave Discovery. O nome Hubble foi dado em homenagem ao astrônomo Edwin Powell Hubble (1889-1953). O telescópio James Webb, programada para ser colocado em órbita em 2013, sucederá o Hubble. James Webb (1906-1992) foi diretor NASA de 1961 a 1968.

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Você saberia por que os telescópios espaciais fornecem informações do espaço mais detalhadas do que os observatórios terrestres?

Planeta Terra

http://amanatureza.com/projeto/wp-content/uploads/2007/05/buraco-na-camada-de-ozonio.jpg 

A Camada de Ozônio (O₃)

Nicolau Gilberto Ferraro

Entre 20 km a 30 km, acima da superfície terrestre, numa região que faz parte da estratosfera, existe uma alta concentração de ozônio, constituindo a chamada camada de ozônio.

O ozônio filtra os raios ultravioleta, provenientes do Sol, deixando passar apenas pequena quantidade, o que é benéfico para a vida na Terra como, por exemplo, na fixação da vitamina D.

Cientistas detectaram a existência de um buraco na camada de ozônio no hemisfério sul, sobre a Antártida. Verificaram também que em outras regiões a camada de ozônio estava ficando menos espessa. Várias substâncias fabricadas pelo homem contribuem para a destruição da camada de ozônio. A mais destrutiva é o cloro-flúor-carbono (CFC).

Os CFCs são compostos, conhecidos por freons, formados pelos elementos cloro, flúor e carbono. Um dos mais utilizados é o freon-12: CF₂Cl₂ . Os CFCs são empregados nos aerossóis (como propelentes), em geladeiras, freezers e aparelhos de ar-condicionado (como elementos de refrigeração) e na produção de espuma e isopor.

Ao atingir a camada de ozônio, sob ação da radiação ultravioleta, cada partícula de CFC, libera um átomo livre de cloro. Considerando o CF₂Cl₂, tem-se as reações:

CF₂Cl₂  = > CF₂Cl + Cl

O₃ + Cl  = > O₂ + ClO

ClO + O₃ = > 2O₂ + Cl

As duas últimas reações se repetem e portanto um átomo de cloro livre destrói inúmeras moléculas de O₃.

Com a destruição da camada de ozônio os raios ultravioleta atingem mais intensamente a Terra. Esta radiação provoca câncer de pele, afeta o sistema imunológico, diminuindo a resistência do ser humano a doenças, sendo também nociva aos animais e ao meio ambiente.

Muitos países, inclusive o Brasil, já iniciaram a substituição do CFC por outras substâncias que não agridem a camada de ozônio e nem ocasionam o efeito estufa. A preocupação é com aparelhos antigos que usam CFC.

O protocolo de Montreal é um acordo internacional, assinado em 16 de setembro de 1987, em que os países signatários se comprometem substituir as substâncias que destroem a camada de ozônio existente na estratosfera. Com isto, espera-se uma gradual diminuição do buraco de ozônio. Atualmente conta com a adesão de 180 nações. A ONU declarou o dia 16 de setembro como o Dia Internacional de Preservação da Camada de Ozônio.

Pense & Responda

Imagem  nautilus.fis.uc.pt/astro/hu/gravi/peso.html 

O dinamômetro

Nicolau Gilberto Ferraro
O professor de Física levou seus alunos ao laboratório para uma atividade experimental. Começou mostrando como deformar uma mola aplicando força. Usando essa propriedade, ensinou como construir um dinamômetro, aparelho que se destina a efetuar medidas de intensidade de forças.

Destacou que o dinamômetro é constituído essencialmente de uma mola com uma extremidade fixa. À extremidade livre liga-se um ponteiro que pode se deslocar ao longo de uma escala. Acentuou que cada força aplicada produz na mola uma deformação. A intensidade da força aplicada e a deformação são diretamente proporcionais, isto é: se uma força de intensidade 1 N produzir uma deformação de 0,5 cm, uma força de intensidade 2 N produzirá uma deformação de 1 cm, e assim por diante.

A seguir, entregou um dinamômetro a cada grupo constituído e propôs a realização de experimentos. Um aluno de um dos grupos prendeu à extremidade livre do dinamômetro uma pedra e fez a leitura: 1N. O professor aproximou- se dos alunos do grupo e perguntou:

- Qual é aproximadamente a massa da pedra?

Em seguida largou o sistema constituído pelo dinamômetro e pela pedra, que caiu sob a ação da gravidade.

Os alunos constataram que a indicação do dinamômetro passou a ser zero. O professor fez mais uma pergunta:

- Por que durante a queda a indicação do dinamômetro é zero?

Se você fosse um aluno deste grupo, como responderia?

Pense & Responda

Para onde vai q?

Sidney Borges

Nos vértices A, B, C e D do quadrado de lado l existem 4 cargas positivas, Q1, Q2, Q3 e Q4, de módulo Q. No centro O do quadrado cada uma delas gera um campo elétrico de módulo E. Colocando-se no ponto O uma carga de prova positiva q, esta fica sujeita a um potencial elétrico 4V, sendo que V é o potencial elétrico no ponto O gerado por cada uma das cargas Q.

Sabendo-se que num campo elétrico, cargas eletricas positivas buscam espontaneamente pontos de menor potencial, responda:

Para onde vai a carga de prova q?

IJSO Brasil

http://www.ijso.com.br/downloads/cartaz.pdf

Olimpíada de Ciências

Divulgação IJSO

A IJSO Brasil é a etapa nacional da Olimpíada Internacional Júnior de Ciências, uma das maiores e mais importantes olimpíadas acadêmicas do planeta.

A IJSO é realizada anualmente em local itinerante desde 2004, com equipes de cada país, formadas por seis estudantes de até 15 anos.

A 7ª edição da IJSO será realizada em dezembro de 2010 na cidade de Abuja, na Nigéria, e deve contar com a participação de mais de 50 países.

Como Participar:

As inscrições para a IJSO Brasil 2010 então se encerrando. Alunos e escolas têm até o dia 21 de junho para se inscrever. Fiquem atentos para não perder o prazo!

Acompanhe periodicamente o site http://www.ijso.com.br/ para saber das novidades.

Tecnologia de Imagens

Modelo de óculos com polaróides cruzados para 3D

Cinema em três dimensões (3D)

A visão de um objeto com os dois olhos ao mesmo tempo é que nos proporciona a sensação de profundidade e relevo

Nicolau Gilberto Ferraro
Num filme em três dimensões, cada cena é tomada por duas câmeras sob ângulos diferentes e bem próximos, como se fossem os olhos de um espectador. Obtêm-se assim dois filmes. Eles são projetados na tela utilizando-se luzes polarizadas em planos perpendiculares e o espectador vê duas imagens. Porém, utilizando óculos dotados de polaróides cruzados, cada olho percebe uma das imagens e não passa a luz da outra. Assim, cada olho do espectador capta a mesma cena sob ângulos diferentes, o que produz a visão em três dimensões.

Fonte: Os fundamentos da Física, volume 2, página 422 (nona edição) e página 429 (décima edição – Moderna Plus)

Clique aqui para ver um vídeo produzido pelo Laboratório Visgraf, do Instituto Nacional de Matemática Pura e Aplicada (RJ).

Luzes polarizadas: Comumente a luz emitida por uma fonte apresenta vibrações em todos os planos possíveis. Dizemos, neste caso, que a luz não está polarizada e a denominamos de luz natural. Por meio de cristais (como por exemplo a calcita e a turmalina), pode-se deixar passar apenas a luz num determinado plano de vibração. Nestas condições, dizemos que a luz está polarizada. Mesmo sem utilizar cristais polarizadores, a luz pode ser polarizada. Por exemplo, a luz natural, ao ser refletida em poças d’água e em placas de vidro, polariza-se.

Polaróides: são cristais polarizadores, constituídos por lâminas delgadas de plástico recobertas por uma fina camada de iodo.

Clique aqui e saiba mais

Óptica da visão

Exames oftalmológicos

Nicolau Gilberto Ferraro e Sidney Borges
Alunos de uma escola foram submetidos a exames oftalmológicos para detectar problemas visuais que interferem no processo de aprendizagem.

De uma classe com trinta alunos, vinte e quatro apresentaram visão normal.

Esquema 1

Olho normal

No olho normal. ou emétrope, um objeto situado entre o ponto próximo e o ponto remoto terá a sua imagem conjugada sobre a retina. 

O oftalmologista que acompanhava os exames constatou que três alunos estavam tendo dificuldades em enxergar o quadro negro, mesmo quando se sentavam na primeira fileira. Eles sofriam de miopia, defeito da visão que impede a focalização de objetos distantes.

Esquema 2

Olho miope

No olho míope a imagem de um objeto distante é conjugada antes da retina.

Olho míope com lente corretiva

A correção da miopia é feita com lentes esféricas divergentes.

Dois alunos conseguiam ver bem de longe, mas tinham dificuldade em focalizar objetos próximos. Estes alunos sofriam de hipermetropia.

Esquema 3

Olho hipermétrope

O olho hipermétrope conjuga imagens de objetos próximos depois da retina.

Olho hipermétrope com lente corretiva

A correção da hipermetropia é feita com lentes convergentes.

Um aluno conseguia enxergar o que estava escrito no quadro negro, mas via com distorções. Ele apresentava astigmatismo. (Fig 1, 2 e 3)

Astigmatismo

Figura 1

Figura 2

Figura 3

O astigmatismo ocorre em virtude de uma imperfeição do olho, particularmente da córnea: considerando os diversos planos que contém o eixo do olho e interceptam a córnea, os arcos obtidos não apresentam a mesma curvatura, isto é, não possuem o mesmo raio de curvatura, como acontece para o olho normal, cuja córnea é perfeitamente esférica. O astigmata possui córnea mais ovalado do que esférica.

Sejam, por exemplo, dois planos α e β perpendiculares entre sí e que contém o eixo do olho (figura 1).

A intersecção do plano α com a córnea define o arco de raio R1. Seja P1 a imagem de um ponto P (figura 2). Por outro lado, a intersecção do plano β com a córnea, define outro arco, de raio R2. Seja P2 a imagem do mesmo ponto P (figura 3).

Sendo R1 diferente de R2, resulta que PI e P2 não coincidem e, portanto, o olho do estigmata não recebe na retina uma imagem nítida.

Para o astigmata, a um ponto objeto o olho não conjuga um único ponto imagem. (Do Livro "Os fundamentos da Física", volume 2)

Ubatuba em Foco

Musa - Oficina de Tecelagem