Lei da Gravitação Universal, e suas Curiosidades.

Movimentos colossais como o das marés são realizados diariamente no globo terrestre por ação de forças gravitacionais. Como nós estamos recordados, foi o fisósofo-cientista inglês Isaac Newton quem, no século XVII, formulou a Lei Gravitacional universal, segundo a qual todos os corpos do universo se atraem mutuamente, de acordo com a sua massa e dependendo inversamente da distância. Essa Lei veio explicar uma infinidade de “mistérios” relacionados com a movimentação dos planetas e satélites no espaço, bem como oferecer uma solução definitiva pra o problema das marés, observado há milênios pelos mais variados povos do mundo e estudado por alguns grandes gênios, como Galileu, Leonardo da Vinci, Dante Alighieri e outros, sem conclusões inteiramente satisfatórias.

De acordo com a lei de gravidade, se a lua e a terra ou a terra e o sol exercem, entre si, ação de atração recíproca, essa ação se aplica naturalmente a cada partícula componente desses corpos. Assim, pode-se dizer que a atração da lua e do sol sobre a terra se exerce sobre cada grão de areia. O sol, embora possuindo massa muitíssimo maior que a lua, encontra-se a muito maior distância, o que atenua muito (mas não limita) sua ação atrativa sobre os corpos e partículas terrestres. É por causa dessa atração a distância que a terra se mantém girando em torno do Sol.

Considerando-se o movimento de rotação da terra em 24 horas, percebe-se imediatamente que a atração da superfície terrestre (pela lua e pelo sol) vai se deslocando de um ponto para o outro, de modo a formar verdadeira onda que vai caminhando sobre a superfície em sentido contrario a sua rotação.

É correto afirmar que os elétrons circulam em orbita do núcleo de um átomo?

        A teoria clássica prevê que o elétron orbitante, realmente, irá irradiar, e o fará na sua freqüência orbital. A teoria tem, porém, um erro fatal. O elétron orbitante irradiará toda a sua energia, e se aproximará do núcleo a cada revolução, emitindo um espectro continuo de radiação ao espiralar para o centro do átomo (Peter Atkins; fundamentos de física; Vol. 4)

       

      Quando paramos para pensar, notamos que a grande teoria clássica de Newton e de Maxwell ficam desamparadas diante do mais simples dos átomos. A teoria de Niels Bohr mostrou ao mundo o verdadeiro átomo, pois é um modelo que revela um átomo envolvido por nuvens de elétrons, e não em orbita, circulando!

Existe uma explicação que comprovam que realmente os elétrons não circulam em orbita.

Vamos pensar:

        Se o átomo circula, ele então esta em certa velocidade, para isso é aplicada a aceleração, ou seja, existe uma força. Para que essa força movimente esses elétrons em velocidade constante, é necessário energia.

      Como sabemos, os átomos são dotados de camada de energia, se realmente o átomo comportasse conforme a teoria clássica, o elétron consumira a energia, e conseqüentemente o átomo irá irradiar, decaindo as camadas ate que o elétron choque com o núcleo (próton), deixando esse átomo totalmente instável.

Estudo dos Gases

        Os gases são fluidos facilmente compressíveis, que não apresentam forma, e nem volume próprios, mas, por serem expansíveis, ocupam sempre todo o volume do recipiente que os contem.

       As substancias gasosas são constituídas de pequenas partículas chamadas moléculas, de dimensões bastante inferiores às distancias existentes ente elas e dotadas de um continuo movimento, responsável pelos choques entre moléculas, e entre moléculas e as paredes do recipiente.

         A pressão exercida pelo gás nas paredes do recipiente é conseguência dos choques de suas partículas com as paredes do recipiente.


GÁS PERFEITO

         Para o estudo dos gases criou-se um modelo teórico, chamado gás perfeito ou ideal, com as seguintes características:

·         O movimento das moléculas é caótico, isto é, não existem direções privilegiadas; seu movimento é regido pelos princípios da mecânica Newtoniana;

·         Os choques entre as moléculas e as paredes e entre as próprias moléculas são perfeitamente elásticos;

·         Não existem forças de atração entre as moléculas, e a força gravitacional sobre elas é desprezível;

·         O diâmetro da molécula é desprezível em comparação com a distancia media que percorre entre as colisões.

       Quando um corpo passa da fase solida para a fase liquida, por exemplo, dizemos que ocorre uma mudança de fase ou mudança de estado de agregação. Por outro lado, se o corpo sofrer alteração em uma ou mais de suas grandezas físicas (pressão, volume, temperatura, densidade) dizemos que houve uma transformação ou mudança de estado.

A pressão de 1 atm e a temperatura 273 K ou 0 °C caracterizam as condições normais de pressão e temperatura.

LEI DE TRANSFORMAÇÕES DOS GASES

• Lei de Boyle-Mariotte:

A temperatura constante a pessao e inversamente proporcional ao volume. Sendo assim, temos que:

P1 x V2 = P2 x V2

Onde temos que a unidade de medida da pressão é o Atm quem vem de pressão atmosférica.

• Lei de Gay-Lussac:

A pressão constante o volume e a temperatura absoluta do gás são diretamente proporcionais entre si. Sendo assim, temos que:

V1 = V2

T1     T2

• Lei de Charles:

Com volume constante a pressão e a temperatura são diretamente proporcionais, temos ainda a equação geral dos gases perfeitos:

P1 x V1 = P2 x V2

    T1            T2

É importante lembrar que as unidades de medidas do volume é o m³ e a temperatura em °C.


Dicas:

Lei de Boyle-Mariotte: Temperatura é constante;

Lei de Gay-Lussac: Pressão Constante;

Lei de Charles:  Volume constante;

Lei geral dos gases: Nada é constante;

Lei de Hooke, marco na Mecânica Clássica

 

         Em 1660 o físico inglês R. Hooke (1635-1703), observando o

comportamento mecânico de uma mola, descobriu que as deformações

elásticas obedecem a uma lei muito simples. Hooke descobriu que

quanto maior fosse o peso de um corpo suspenso a uma das

extremidades de uma mola (cuja outra extremidade era presa a um

suporte fixo) maior era a deformação (no caso: aumento de

comprimento) sofrida pela mola. Analisando outros sistemas elásticos,

Hooke verificou que existia sempre proporcionalidade entre força

deformante e deformação elástica produzida. Pôde então enunciar o

resultado das suas observações sob forma de uma lei geral. Tal lei, que

é conhecida atualmente como lei de Hooke, e que foi publicada por

Hooke em 1676, e a seguinte:

        Ao estudar as deformações de molas e as forças aplicadas, verificou que a deformação da mola aumenta proporcionalmente à força. Daí estabeleceu-se a seguinte lei, chamada Lei de Hooke, conclusão: "Em regime de deformação elástica, a intensidade da força é proporcional à deformação."

         Se x é a deformação da mola, concluímos que a intensidade da força que a mola opõe à deformação é dada por:  F = k x

Sendo k a grandeza característica da mola denominada constante elástica, que mede a rigidez da mola. Para deformar a mola foi necessário que um agente externo aplicasse uma força F sobre ele, ocasionando um deslocamento x e, portanto, realizando um certo trabalho. 

        A força que o agente externo exerceu serve para dominar a resistência que a mola opõe à sua deformação e, portanto, possui intensidade kx.  O trabalho que o agente externo realiza refere-se à energia mecânica que o agente transfere e fica armazenada na mola sob a forma de energia elástica.

      A constante elástica da mola depende principalmente da natureza do material de fabricação da mola e de suas dimensões. Sua unidade mais usual é o N/m (newton por metro) mas também encontramos N/cm; kgf/m, etc.

A Bomba Nuclear

     No dia 2 de agosto de 1939, Albert Einstein (um dos cientistas mais respeitados na época), atendendo a pedidos de outros cientistas, escreveu uma carta ao Presidente Franklin Roosevelt. Na carta, Einstein dizia que os EUA deveriam priorizar o desenvolvimento de uma bomba baseada em energia nuclear, antes que os alemães o fizessem.

   Como resultado, nasceu o Projeto Manhattan, com o propósito de desenvolver a bomba atômica. O sucesso não tardou: no dia 16 de julho de 1945, no estado de New Mexico, a primeira bomba nuclear foi detonada.

Os EUA, então, iniciaram uma longa série de exaustivos testes com bombas nucleares. (Os soldados americanos foram utilizados como cobaias para os efeitos da radiação)

     Nos dias 6 e 9 de agosto do mesmo ano, duas bombas foram detonadas sobre as cidades de Hyroshima e Nagasaki, no Japão: foram os dois únicos artefatos nucleares já utiliados em guerra, e causou a rendição do governo japonês e o consequente fim da 2a. guerra mundial.

     Estas bombas nucleares eram dispositivos que se aproveitavam da energia de fissão do urânio. O poder de devastação de uma bomba nuclear é enorme. Apenas um grama de Urânio-235 é capaz de fornecer, em um evento de fissão, 200 MeV, energia equivalente a 80 milhões de kJ; só para comparação, 1g de TNT fornece apenas 16 kJ!Isto significa que um processo de fissão nuclear libera uma quantidade de energia 5.000.000 maior do que uma reação química. Como correlação, o poder de uma bomba é expressa em megatons, isto é, o equivalente em milhões de toneladas de dinamite.

    Na média, cada átomo de U-235 produz 2,5 nêutrons numa fissão; quando um nêutron colide com outro átomo de U-235, ele provoca a fissão deste também, gerando uma reação em cadeia. Se a amostra do material é pequena, a maior parte dos nêutrons escapam do sistema antes de provocarem a fissão em outro átomo; neste caso, a massa do material radioativo é chamada de subcrítica, isto é, abaixo da necessária para gerar a reação em cadeia.

       A quantidade exata para se iniciar a reação em cadeia é chamada de massa crítica, nos modelos de bombas utilizadas na 2a. guerra mundial,haviam duas porções subcríticas de urânio, separadas, no compartimento interno da bomba. Ao acionar o detonador, uma explosão química fazia as duas porções colidirem, gerando uma massa supercrítica, isto é, contendo material necessário para iniciar a reação em cadeia, mas onde cada evento de fissão promove mais de dois ou mais eventos: é bomba!

Como o forno de microondas aquece os alimentos?

     Microondas são ondas eletromagnéticas com comprimento de onda entre 1 e 300mm. No interior do forno de microondas uma onda eletromagnética com freqüência de 2450 MHz é gerada por um magnétron e irradiada por uma antena metálica (ventilador) para o interior do compartimento onde estão os alimentos. Mediante o processo de ressonância, essa onda é absorvida pelas partículas de água existentes nos alimentos a serem aquecidos. A energia absorvida aumenta a vibração das partículas, produzindo o aquecimento dos alimentos.
  O forno de microondas não fornece calor, ele atua exclusivamente sobre as moléculas de água dos alimentos. Alimentos secos ou recipientes não são aquecidos pelo microondas, embora, com o tempo, o alimento aquecido possa aquecer o recipiente por condução.
       As microondas têm alta capacidade de penetração na comida, o que possibilita o cozimento por dentro e não a partir da superfície, como ocorre nos fornos convencionais. Além disso, não fazem vibrar as moléculas de vidro ou plástico, que não se aquecem no interior do forno.
      Como as moléculas de água dos alimentos têm uma carga elétrica diferente em seus pólos, giram com a polaridade variável (direção) do campo elétrico. A fricção entre as moléculas giratórias produz calor e assim cozinha os alimentos.
      Os recipientes metálicos não podem ser usados num forno de microondas porque o metal refletirá as ondas, impedindo que cheguem até o alimento.

       É importante lembrar que o nosso organismo tem alta porcentagem de água e pode ser seriamente prejudicado pelas radiações dos fornos de microondas. No entanto esses aparelhos são blindados, isto é, as radiações, produzidas internamente, não atravessam suas paredes.

    Como essas ondas eletromagnéticas (microondas) se propagam na atmosfera de forma praticamente retilínea, elas são amplamente utilizadas nas telecomunicações, como na transmissão de sinais de televisão via satélite ou na troca de mensagens telefônicas de uma cidade para a outra.


Referência:

• Física e química; Carlos Barros e Wilson Roberto Paulino; editora ática, 2002
• Disponível em: http://microondas.pbworks.com/w/page/FrontPage

Ondas

O que é uma onda?

       "Uma onda é uma perturbação em um meio elástico, que se propaga através dele, afastando-se do ponto de origem."

       Jogue uma pedra sobre a superfície de um reservatório de água em repouso. A compressão exercida pelo impacto da pedra contra a água provoca o aparecimento de uma elevação circular em torno da depressão; e ambos, elevação e depressão, se tornam circunferências de raio cada vez maior, espalhando-se pela superfície livre do líquido. Dizemos, então, que a perturbação produzida na água provoca o aparecimento de ondas circulares, que afastam do ponto onde se deu a perturbação, isto é, que se propagam na superfície líquida.

       Objetos que estejam flutuando na água nessa ocasião não são transportados pelas ondas; apenas vibram para cima e para baixo; à medida que as ondas passam por eles. Da mesma , as partículas  de água não são transportadas, mas ficam sujeitas a um movimento vibratório.

    Prenda um dos extremos de uma corda a um suporte e, segurando a extremidade inferior, exerça sobre ela um movimento lateral bruscamente. O abalo produzido percorrerá toda a corda, ate a extremidade superior, com o aspecto de uma sinuosidade que caminha, afastando-se do ponto da perturbação, assim formando as ondas.

    No caso da corda, as ondas são unidimensionais; na água, são bidimensionais, existem ainda ondas tridimensionais, como aquelas produzidas no ar pela explosão de uma bomba, por exemplo.
         Nesse caso, as ondas são esféricas.Novamente observando as ondas que se formam na superfície da água, ou na corda, vemos que as cristas das ondas obtidas podem ficar mais próximas ou mais afastadas uma da outra, conforme a freqüência dos abalos provocados. A distância entre uma crista e outra é o que se denomina comprimento de onda.

        Nota-se  também que algumas vezes as ondas são mais “profundas” que em outras. A distância entre a crista de onda e a posição de equilíbrio, isto é a altura da crista em relação  ao nível de equilíbrio, é a amplitude da onda.

Em certo instante, seja ocupada pela crista da onda precedente é o período do movimento ondulatório. O universo do período é a freqüência do movimento. A freqüência corresponde ao numero de ondas que passam por qualquer ponto, em cada segundo.