Álbum de Figurinhas dos Físicos

 O Álbum de Figurinhas dos Físicos foi pensado como um material potencialmente significativo e a seguir será relatado como foi a realização do processo de construção do mesmo. Na primeira etapa do processo de construção do álbum de figurinhas foi realizada a seleção dos cientistas que estariam presentes. Foram selecionados ao todo 30 cientistas, e esses nomes foram escolhidos com o intuito de ter a maior diversidade possível. Entre os 30 nomes escolhidos para compor o álbum, estão nomes mais consagrados como Isaac Newton mas também foram incluídos outros, como por exemplo físicos brasileiros, contemporâneos, negros e etc.

As Leis de Kepler

Um pouco sobre como Kepler chegou nas suas famosas leis, usando métodos analíticos

Referência: MARION, J. B., THORNTON, S. T., Classical Dynamics of Particles and Systems, Ed. Livraria da Física, 2004.

Uma pequena revisão sobre MCU e polias

A relação entre a velocidade linear v e a velocidade angular ω é dada por

v = ω r

com r sendo o raio do MCU executado. 

Basicamente, o MCU é aquele efetuado por um móvel que se desloca sobre uma trajetória circular com velocidade constante em módulo. Algumas de suas características básicas são:

• Trajetória circular;
• Velocidade constante em módulo;
• Velocidade variável em direção;
• Aceleração tangencial nula;
• Aceleração normal (ou centrípeta) constante e diferente de zero.

Todo MCU é estabelecido por um período (T), e uma frequência (f). O período é o tempo gasto para o móvel executar uma volta completa, medido em segundos (SI), minutos, hora, dia, ano, ... a frequência é o número de voltas que o móvel executa a cada segundo, medido em Hertz (SI), rotações por segundo ou rotações por minuto.

Exemplo: Um móvel realiza 12 voltas em 3 segundos. Determine seu período e sua frequência:

T = tempo / n° de voltas = 3 / 12 = 0,25 s

f = n° de voltas / tempo = 12 / 3 = 4 Hz.

Para obtermos a velocidade linear de um MCU, basta dividirmos a distância percorria por ele em um dado intervalo de tempo. Considerando esse intervalo de tempo como sendo o período T, temos que

v = distância percorrida / tempo

v = 2πR / T ou v = 2πR f (lembrando que T = 1 / f )

Já para medirmos a velocidade angular, basta dividirmos o ângulo descrito pelo móvel em um dado intervalo de tempo. Se esse intervalo de tempo for o período T, temos que

ω = ângulo descrito / tempo

ω = 2π f ou ω = 2π / T

Uma das aplicações usuais da velocidade é o acoplamento de polias, as quais são usadas por exemplo para facilitar o transporte de cargas, ou em movimentos comuns como o de carros e bicicletas.

O acoplamento de polias consiste basicamente da transmissão de um Movimento Circular Uniforme de uma polia para a outra. Existem três formas de acoplamento de polias:

Por correias

Em um acoplamento de correias, a velocidade linear da polia B (vb) é a mesma da polia A (va). Dessa forma, chegamos a seguinte relação:

v_a =v_b

ω_a R_a=ω_b R_b

a) Por eixo

Nesse caso, as velocidades angulares ω_a e ω_b são iguais, e assim

ω_a=ω_b

v_a/R_a =v_b/R_b 

        (b) Por engrenagem

Esse caso é mais complicado de ser tratado, apesar de não ser tão difícil. Como o objetivo aqui é uma revisão desse tema, deixamos o acoplamento por engrenagens apenas indicado.

Repare que em todos os casos, as polias possuem tamanhos distintos. Essa situação não é necessária para todos os acoplamentos, podendo desta forma haver acoplamentos com polias de raios idênticos. A polia que transmite o MCU é chamada de motriz, e a que recebe é chamada de carga.

A Luz, pequena introdução

I.                   A Luz - Introdução

Quando estamos em uma sala completamente escura, não vemos nada. Ao acenderemos uma lâmpada, tomamos conhecimento, através dos olhos, da existência de objetos que nos cercam.

Através do espelho retrovisor, um motorista pode ver, por reflexão da luz, um objeto que está atrás dele.

Lâmpada acesa e espelho retrovisor de um carro

Enxergamos os objetos que nos rodeiam quando nossos olhos recebem luz provenientes dos mesmos.

O estudo dos fenômenos em que intervém o agente físico luz denomina-se óptica. Não confundir com a palavra ótico (relativo ao ouvido).

 Sabe-se que, quando a luz branca (luz do Sol) atravessa um prisma de vidro, ela se decompõe nas sete cores que podem ser vistas no arco-íris, sempre na mesma ordem, a qual é : vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta (VLAVAAV). Cada uma dessas é uma luz monocromática (uma só cor), também chamadas de radiação.

O arco-íris e suas sete cores: Vermelho, Laranja, Amarelo, Verde, Azul, Anil e Violeta (VLAVAAV)

 Além dessas radiações visíveis, existem as radiações invisíveis, como as infravermelhas e ultravioletas, amplamente utilizadas na medicina, indústria, agricultura e em outros setores.

Os raios-X, raios gama, raios cósmicos, ondas de rádio, televisão e radar, além de outras, também são radiações. Mais amplamente, pode-se dizer que a óptica abrange o estudo de todos os tipos de radiações. Essas radiações podem ser mostradas através do chamado espectro eletromagnético, o qual classifica as diferentes radiações através da suas frequências características.

Exemplo de espectro eletromagnético. Frequências mais baixas (menor energia) estão localizadas à esquerda.

 A energia transportada pelas radiações é chamada energia radiante. A luz solar transporta energia radiante que, ao ser absorvida por um corpo, provoca o aquecimento, transformando-se em energia térmica.

O desenvolvimento da óptica e o seu relacionamento com a mecânica, a termodinâmica, a teoria das ondas e o eletromagnetismo serviram de base para o estabelecimento de teorias relativas à estrutura da matéria, responsável pela criação de artefatos nucleares, transistores, laser e outros.

II.                 Fontes de Luz

O sol, a lâmpada, a chama de uma vela e os vaga-lumes, por exemplo, são fontes de luz conhecidas como fontes primárias.

 

Exemplos de fontes primárias: o sol, a lâmpada e as velas.

Outros corpos, que refletem a luz recebida das fontes primárias, são conhecidos como corpos iluminados ou fontes secundárias.

As paredes de uma sala refletem a luz recebida por uma lâmpada em todas as direções; quanto mais claras forem as paredes, mais iluminado torna-se o ambiente, por que diminui a absorção da luz pelas mesmas. De um modo geral, os copos brancos ou claros contribuem para a claridade do ambiente.

A luz espalhada em todas as direções denomina-se luz difusa. A rugosidade das paredes é a responsável pela difusão da luz na sala. Se a Terra não tivesse atmosfera para difundir a luz do Sol, o céu apareceria completamente negro.

Quando a face da Luz está voltada para nós, a noite torna-se clara porque a Luz reflete uma parte da luz solar.

A luz do sol refletindo na Lua durante uma noite em determinada parte da Terra

As fontes primárias de luz classificam-se em:

a)      Fontes incandescentes: são aquelas que emitem luz em virtude de sua elevada temperatura. Exemplos: o Sol (cerca de 6000º C na sua superfície), as lâmpadas de incandescência (a temperatura do filamento é superior a 2000º C), alguns metais durante a fusão, etc.

b)            Fontes luminescentes: são aquelas que emitem luz mesmo quando as suas temperaturas são relativamente baixas. Elas dividem-se em fluorescentes e fosforescentes. São fluorescentes quando a luz é emitida enquanto elas são excitadas. Por exemple, as lâmpadas fluorescentes emitem luz enquanto estão submetidas a uma tensão elétrica. As fontes que emitem luz durante algum tempo, após cessada a ação do agente excitador, são conhecidas por fontes fosforescentes; como exemplo, temos as substâncias utilizadas nos mostradores de alguns relógios e interruptores para permitir a visão noturna.