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