Este blog serve de suporte as aulas de Ciências do 9º ano do Ensino Fundamental da Escola Professora Heloisa Louzada.
Aqui serão postados assuntos relacionados as aulas e todos os estudantes são convidados a participar deste blog e a deixar seus comentários aqui.

quarta-feira, 9 de maio de 2012

Curiosidades de Física

A invenção do forno de micro-ondas
      Todos os eletrodomésticos que utilizamos em nosso cotidiano tem alguma influência das teorias e leis da Física. O chuveiro elétrico, por exemplo, utiliza a resistência de passagem de corrente elétrica para esquentar a água; os computadores utilizam os campos magnéticos criados por imãs para processar e gravar as informações nos discos rígidos (HD); os leitores de CD e de DVD utilizam raios lasers para decodificar a informação de um disco; um aparelho de rádio utiliza uma antena para receber as ondas de uma estação de rádio e assim por diante.
       Um dos aparelhos mais utilizado nas casas de todo o mundo é o forno de micro-ondas. Ele faz sucesso desde sua invenção, na década de 1960, pois aliou a praticidade de preparar alimentos em um pequeno espaço de tempo, com o menor espaço que ele ocupa. Mas, a invenção deste eletrodoméstico está cercada de fatos curiosos e interessantes.
       Durante a Segunda Guerra Mundial, na tentativa de produzir o magnetron em grande escala, cientistas britânicos entraram em contato com os Estados Unidos para utilizar-se de seu parque industrial e produzir o aparelho. Foi quando os cientistas britânicos escalados para a operação encontraram um engenheiro americano chamado Percy L. Spencer (1894-1970). Spencer aperfeiçoou o projeto do magnetron inglês e passou a produzi-lo na Cia. Raytheon, de sua propriedade. Ao final da Guerra, a Raytheon foi responsável por cerca de 80% de todos os magnetrons produzidos, e pulou de apenas quinze funcionários para mais de cinco mil.
       E Spencer percebeu que havia a geração de calor quando as micro-ondas eram emitidas. Em 1945, ele trabalhava em no aperfeiçoamento de um magnetron quando notou que uma barra de chocolate que estava em seu bolso, estava derretendo, justamente quando ele estava diante do tubo de emissão de radiação. Spencer ficou intrigado com o que aconteceu e, então, conduziu mais experimentos, como por exemplo, colocar milho de pipoca e ovos crus em frente ao tubo de micro-ondas do magnetron.
Como funciona:O magnéton gera um campo magnético, onde estão imersas as ondas de micro-ondas; como as micro-ondas tendem a polarizar as moléculas da água‚ fazendo com que elas girem‚ elas se alinham seu eixo polar com o campo magnético. Desta forma‚ todo este movimento (de aproximadamente 2500 milhões de ciclos por segundo)‚ gera calor. Como as micro-ondas são capazes de penetrar profundamente na matéria orgânica‚ um alimento atingido por elas é aquecido em todo o seu volume‚ já que o calor é gerado em seu interior. Este aquecimento interno quase uniforme diminui consideravelmente os tempos de aquecimento.  Primeiro‚ porque não é necessário esperar que o calor chegue ao interior dos alimentos; segundo‚ pois permite o uso de potências mais elevadas sem riscos de queimar.
      E é exatamente por isso que os fornos de micro-ondas são retangulares: esta fora geométrica propicia as ondas atingirem o alimento em vários ângulos diferentes, cozinhando-o por igual e de forma mais rápida do que nos fogões a gás.
E lembre-se: jamais coloque nenhum objeto de metal ou utilize o forno de micro-ondas sem nenhum alimento para cozinhar. O metal reflete as ondas eletromagnéticas provenientes das micro-ondas e, desta forma, causa uma explosão no forno; por outro lado, se as ondas não têm onde penetrar, elas se refletirão e causarão danos no forno.
Como calcular a que distância estamos de um raio?
       Quando percebemos que uma tempestade se aproxima do local onde nos encontramos, a primeira providência que devemos tomar é procurar um lugar seguro para nos protegermos dos raios.
       Um raio é uma descarga de elétrons que acontece entre a nuvem e o solo – ou seja, nada mais do que uma grande faísca. Comumente os raios ocorrem em tempestades ou chuvas fortes, mas eles podem ocorrer em qualquer situação onde haja grande concentração de carga elétrica, como em tempestades de neve, areia ou erupções vulcânicas. Se considerarmos um raio vindo de uma nuvem, podemos ter uma descarga da nuvem para o ar, da nuvem para nuvem e do solo para nuvem (sim, existem raios que “saem” do chão em direção ao céu!).
      Mas, é possível saber se uma tempestade de raios se aproxima de um determinado local? A resposta é sim e calcular esta distância é uma tarefa muito simples.
Sabemos que a velocidade média do som no ar é de aproximadamente 343 m/s a uma temperatura de 25°C. A velocidade do som é a razão entre a distância percorrida pela onda sonora e o tempo em que esta onda leva para percorrê-la e depende basicamente da temperatura e do onde a onda sonora é emitida: quanto maior a temperatura e menos denso o meio de propagação, mais veloz a onda sonora se torna. 
       Nós vemos a luz do raio (o relâmpago) muito antes de ouvir seu som (o trovão) por que a luz é muito mais veloz do que som; a velocidade da luz é de aproximadamente 300000000 m/s, enquanto a velocidade do som é de 343 m/s.       Portanto, se a velocidade média está envolvida, podemos utilizar a expressão matemática que a relaciona:

      Como conhecemos a velocidade média do som, precisamos descobrir ou a distância ou o tempo em que a onda se desloca. E é aí que você entra. Toda vez que você observar um relâmpago, comece a contar e pare sua contagem assim que ouvir o trovão. O valor que você obteve será o tempo em que a onda sonora levou para chegar até seus ouvidos. Assim, obtendo a distância na expressão (1), temos:
      Então, toda vez que você ver um raio e quiser calcular a que distância o raio se encontra de você, basta contar quantos segundos você leva para ouvir o trovão resultante do raio e multiplicar o resultado por 343 para obtê-la em metros. Mas se você prefere a distância em quilômetros, basta converter a velocidade para km/s, o que nos dá 0,343 km/s. (aqui cabe uma observação: muitos preferem arredondar os valores da velocidade do som para 300 m/s ou 0,3 km/s; apesar do arredondamento ser grande se comparado com o valor total, ele pode ser considerado válido como margem de segurança.) Portanto, para descobrir a que distância o raio se encontra de você, basta multiplicar por 343, para obter a distância em metros ou 0,343 para obter a distância do raio em quilômetros. 
      Assim, se você contou 10 segundos desde a visualização do relâmpago até ouvir o trovão, o raio caiu a 3430 m ou 3,43 km de distância.

O que é a aquaplanagem?
       A aquaplanagem é o resultado da água sobre que a pista, que gera um deslizamento do carro sobre a mesma podendo até alterar a trajetória do carro. Como todos nos conhecemos da 1º Lei de Newton, um corpo em movimento tende a permanecer movimento, até que uma outra força seja aplicada sobre ele, o mesmo acontece para um corpo em repouso, é a famosa Inercia. Como vimos logo acima, a força que o faz os automóveis andar, parar ou fazer curvas, é a força de atrito estático entre os pneus e o asfalto, mas se o carro passa sobre uma lamina de água, a água impede o contato entre o asfalto e os pneus, perdendo a aderência. Quando um dos pneus do carro volta a ter contato com o asfalto, aumentando sua aderência, os outros pneus podem ainda estar em contato com a água, fazendo o carro sair de lado (alterar sua trajetória) e possivelmente causar acidentes.
      Um dos principais causadores da aquaplanagem são altas velocidades e o estado dos pneus. Em situações de risco, é recomendável reduzirmos a velocidade, pois em velocidades elevadas, o o pneu passa a ter maior dificuldade de drenar a água da pista. Especialista em segurança no transito dizem que a velocidade máxima para dias de chuva é de 80km/h, isso para um pneu com ótimo estado de conservação, ou seja, sulcos acima de 1,6mm.
Nem todas as estradas brasileiras possuem sistemas de escoamento, drenagem e captação de águas pluviais, portanto, caso você esteja dirigindo em dias chuvosos, sempre olhe pelo retrovisor e veja se você consegue ver as marcas dos seus pneus da estrada. Caso não consiga vê-lós, cuidado, pois o risco de aquaplanagem é grande.

O Eco e o Sonar

      Quando uma onda sonora encontra um obstáculo à sua frente, ela pode retornar à sua fonte. A esse retorno damos o nome reflexão e, sob certas circunstâncias, pode provocar o eco.
      Um som produzido imediatamente após o outro só pode ser distinguido pelo ouvido humano se o intervalo entre os dois sons for superior a 0,1 s. Como nesse intervalo de tempo o som percorre 34 m, é necessário, para ouvir o eco, que o obstáculo se encontre no mínimo a 17 m da fonte sonora.
       O sonar
      Uma das aplicações do eco é o sonar dos navios. Os navios emitem ondas sonoras que vão ao fundo e retornam gastando determinado tempo. Conhecendo-se as características das ondas, como velocidade, freqüência e o tempo gasto para a onda ir e voltar, pôde-se calcular a profundidade de um cardume, a forma dos fundos oceânicos ou localizar embarcações.
        Reverberação
     A reverberação ocorre quando a diferença entre os instantes de recebimento dos dois sons é inferior a 0,1 s. Não se percebe um novo som, mas há uma continuação do som inicial. A reverberação pode ajudar a compreender o que está sendo dito por um orador num auditório. No entanto, o excesso de reverberação pode atrapalhar o entendimento.

Fontes: www.praticandofisica.com.br
www.curiofisica.com.br

Nenhum comentário:

Postar um comentário