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, 29 de agosto de 2012

Dinâmica


    Na dinâmica, estudamos a relação entre a força e movimento.
Força: É uma interação entre dois corpos.
   O conceito de força é algo intuitivo, mas para compreendê-lo, pode-se basear em efeitos causados por ela, como:
Aceleração: faz com que o corpo altere a sua velocidade, quando uma força é aplicada.
Deformação: faz com que o corpo mude seu formato, quando sofre a ação de uma força.
Força Resultante: É a força que produz o mesmo efeito que todas as outras aplicadas a um corpo.
   Dadas várias forças aplicadas a um corpo qualquer:
   A força resultante será igual a soma vetorial de todas as forças aplicadas:
Leis de Newton
   As leis de Newton constituem os três pilares fundamentais do que chamamos Mecânica Clássica, que justamente por isso também é conhecida por Mecânica Newtoniana.
 1ª Lei de Newton - Princípio da Inércia
   Quando estamos dentro de um carro, e este contorna uma curva, nosso corpo tende a permanecer com a mesma velocidade vetorial a que estava submetido antes da curva, isto dá a impressão que se está sendo "jogado" para o lado contrário à curva. Isso porque a velocidade vetorial é tangente a trajetória.
Quando estamos em um carro em movimento e este freia repentinamente, nos sentimos como se fôssemos atirados para frente, pois nosso corpo tende a continuar em movimento.
   Estes e vários outros efeitos semelhantes são explicados pelo princípio da inércia, cujo enunciado é:
    "Um corpo em repouso tende a permanecer em repouso, e um corpo em movimento tende a permanecer em movimento."
    Então, conclui-se que um corpo só altera seu estado de inércia, se alguém, ou alguma coisa aplicar nele uma força resultante diferente se zero.
  2ª Lei de Newton - Princípio Fundamental da Dinâmica
   Quando aplicamos uma mesma força em dois corpos de massas diferentes observamos que elas não produzem aceleração igual.
   A 2ª lei de Newton diz que a Força é sempre diretamente proporcional ao produto da aceleração de um corpo pela sua massa, ou seja:
ou em módulo: F = m.a
Onde:
F é a resultante de todas as forças que agem sobre o corpo (em N);
m é a massa do corpo a qual as forças atuam (em kg);
a é a aceleração adquirida (em m/s²).
    A unidade de força, no sistema internacional, é o N (Newton), que equivale a kg m/s² (quilograma metro por segundo ao quadrado).
Exemplo:
Quando um força de 12N é aplicada em um corpo de 2kg, qual é a aceleração adquirida por ele?
 F = m.a
12 = 2.a
a = 6m/s²
3ª Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação

   Quando uma pessoa empurra um caixa com um força F, podemos dizer que esta é uma força de ação. mas conforme a 3ª lei de Newton, sempre que isso ocorre, há uma outra força com módulo e direção iguais, e sentido oposto a força de ação, esta é chamada força de reação.
   Esta é o princípio da ação e reação, cujo enunciado é:
   "As forças atuam sempre em pares, para toda força de ação, existe uma força de reação."
Força Peso
   Quando falamos em movimento vertical, introduzimos um conceito de aceleração da gravidade, que sempre atua no sentido a aproximar os corpos em relação à superfície.
   Relacionando com a 2ª Lei de Newton, se um corpo de massa m, sofre a aceleração da gravidade, quando aplicada a ele o principio fundamental da dinâmica poderemos dizer que:
   A esta força, chamamos Força Peso, e podemos expressá-la como:
   O Peso de um corpo é a força com que a Terra o atrai, podendo ser váriável, quando a gravidade variar, ou seja, quando não estamos nas proximidades da Terra.
   A massa de um corpo, por sua vez, é constante, ou seja, não varia.
   Existe uma unidade muito utilizada pela indústria, principalmente quando tratamos de força peso, que é o kilograma-força, que por definição é:
1kgf é o peso de um corpo de massa 1kg submetido a aceleração da gravidade de 9,8m/s².
   A sua relação com o newton é:

Saiba mais...

Quando falamos no peso de algum corpo, normalmente, lembramos do "peso" medido na balança.
Mas este é um termo fisicamente errado, pois o que estamos medindo na realidade, é a nossa massa.

   Além da Força Peso, existe outra que normalmente atua na direção vertical, chamada Força Normal.
   Esta é exercida pela superfície sobre o corpo, podendo ser interpretada como a sua resistência em sofrer deformação devido ao peso do corpo. Esta força sempre atua no sentido perpendicular à superfície, diferentemente da Força Peso que atua sempre no sentido vertical.
   Analisando um corpo que encontra-se sob uma superfície plana verificamos a atuação das duas forças.
   Para que este corpo esteja em equilíbrio na direção vertical, ou seja, não se movimente ou não altere sua velocidade, é necessário que os módulos das forças Normal e Peso sejam iguais, assim, atuando em sentidos opostos elas se anularão.
Por exemplo:
   Qual o peso de um corpo de massa igual a 10kg:
(a) Na superfície da Terra (g=9,8m/s²);
(b) Na supefície de Marte (g=3,724m/s²).
(a)
(b)

Tabela Periódica

   A Tabela Periódica surgiu devido à crescente descoberta de elementos químicos e suas propriedades, os quais necessitavam ser organizados segundo suas características. Até 1800 aproximadamente 30 elementos eram conhecidos; nos dias de hoje a Tabela Periódica consta de 109 elementos.
   Com a Tabela Periódica podemos analisar uma série de propriedades dos elementos. Um químico sempre a tem em mãos. Mas por que será que ela tem esse nome?
   O nome "Tabela Periódica" é devido à periodicidade, ou seja, à repetição de propriedades, de intervalos em intervalos, como, por exemplo, ocorre com as fases da lua, que mudam durante o mês e se repetem mês após mês.
   A base da classificação periódica atual é a tabela de Mendeleev, com a diferença de que as propriedades dos elementos variam periodicamente com seus números atômicos e não com os pesos atômicos, como era a classificação feita por Mendeleev.
   A Tabela Periódica atual é formada por 109 elementos distribuídos em 7 linhas horizontais, cada uma sendo chamada de período. Os elementos pertencentes ao mesmo período possuem o mesmo número de camadas de elétrons.


Posição dos Elementos na Tabela Periódica
- Elementos representativos ou típicos (o último elétron é colocado em subnível s ou p): grupos A. Estão nos extremos da tabela.
- Elementos de transição (o último elétron é colocado em subnível d; apresentam subnível d incompleto): grupos 1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B e 8B. Estão localizados no centro da tabela periódica.
- Elementos de transição interna (o último elétron é colocado em subnível f; apresentam subnível f incompleto). Estão divididos em duas classes:
Lantanídeos:(metais terras raras): grupo 3B e 6º período. Elementos de Z = 57 a 71.
Actinídeos: grupo 3B e 7º período. Elementos de Z = 89 a 103.
- Gases nobres: grupo zero ou 8A ou 18.   Algumas colunas possuem nomes especiais. Vamos conhecer quais são elas?

Família 1 (1A) - Alcalinos
Família 2 (2A) - Alcalino-terrosos
Família 13 (3A) - Família do boro
Família 14 (4A) - Família do carbono
Família 15 (5A) - Família do nitrogênio
Família 16 (6A) - Calcogênios
Família 17 (7A) - Halogênios
Família 18 (Zero) - Gases Nobres

   Os elementos da Tabela Periódica podem ser classificados como:
Metais: Eles são a maioria dos elementos da tabela. São bons condutores de eletricidade e calor, maleáveis e dúcteis, possuem brilho metálico característico e são sólidos, com exceção do mercúrio.
Não-Metais: São os mais abundantes na natureza e, ao contrário dos metais, não são bons condutores de calor e eletricidade, não são maleáveis e dúcteis e não possuem brilho como os metais.
Gases Nobres: São no total 6 elementos e sua característica mais importante é a inércia química.
Hidrogênio: O hidrogênio é um elemento considerado à parte por ter um comportamento único.


quarta-feira, 20 de junho de 2012

RIO + 20


  
     A Conferência das Nações Unidas sobre Desenvolvimento Sustentável, a Rio+20, será realizada de 13 a 22 de junho de 2012, na cidade do Rio de Janeiro. A Rio+20 é assim conhecida porque marca os vinte anos de realização da Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (Rio-92) e deverá contribuir para definir a agenda do desenvolvimento sustentável para as próximas décadas.
     A proposta brasileira de sediar a Rio+20 foi aprovada pela Assembléia-Geral das Nações Unidas, em sua 64ª Sessão, em 2009.
   O objetivo da Conferência é a renovação do compromisso político com o desenvolvimento sustentável, por meio da avaliação do progresso e das lacunas na implementação das decisões adotadas pelas principais cúpulas sobre o assunto e do tratamento de temas novos e emergentes.
     A Conferência terá dois temas principais:
  •  A economia verde no contexto do desenvolvimento sustentável e da erradicação da pobreza; e
  • A estrutura institucional para o desenvolvimento sustentável. 
     A Rio+20 será composta por três momentos. Nos primeiros dias, de 13 a 15 de junho, está prevista a III Reunião do Comitê Preparatório, no qual se reunirão representantes governamentais para negociações dos documentos a serem adotados na Conferência. Em seguida, entre 16  e 19 de junho, serão programados os Diálogos para o Desenvolvimento Sustentável. De 20 a 22 de junho, ocorrerá o Segmento de Alto Nível da Conferência, para o qual é esperada a presença de diversos Chefes de Estado e de Governo dos países-membros das Nações Unidas.


terça-feira, 22 de maio de 2012

Tipos de Movimentos - Física

Vamos classificar os movimentos? 
      Já sabemos que existem vários tipos de movimento. Pense, num carrinho de montanha-russa, por exemplo, ele acelera, mantém a sua velocidade, perde velocidade, anda em linha reta, faz curva. Quase todos os movimentos que nos cercam são assim: bem variados!
      Também já sabemos que, para estudar qualquer coisa, temos de estabelecer uma forma de classificá-la. Lembre, por exemplo, da classificação dos seres vivos; existem vários critérios para essa classificação.
     Outro exemplo seriam os livros em uma biblioteca. Já pensou se não fossem estabelecidos critérios prévios para organizar os livros? Seria praticamente impossível encontrar qualquer exemplar. Nossa visão fica mais ampla e organizada quando temos critérios para fazer as classificações. Para classificar os movimentos, os critérios usados são a forma da trajetória e o que está acontecendo com a velocidade.
Classificação do movimento quanto à trajetória
      Se a trajetória for reta, o movimento será retilíneo, se for curva, o movimento será curvilíneo. Eis alguns exemplos de movimentos curvilíneos:
· Circular: a trajetória é uma circunferência.
· Parabólico: a trajetória é uma parábola.
· Elíptico: a trajetória é uma elipse.
Classificação do movimento quanto à variação da velocidade 
      Se a velocidade varia, dizemos que o movimento é variado
      Ao contrário, se ela permanece constante, dizemos que o movimento é uniforme.
     Se a velocidade aumenta, denominamos o movimento acelerado
     Se diminuir, ele será chamado freiado ou retardado.
     Existem alguns movimentos variados, nos quais o valor da velocidade muda à medida que o tempo passa, mas de forma totalmente previsível. Por exemplo, quando um corpo cai ou é lançado próximo à superfície terrestre, sua velocidade é aproximadamente 9,8 m/s a cada segundo. Como já vimos, a grandeza que mede a variação de velocidade no decorrer do tempo é a aceleração. Portanto, para esses movimentos, a aceleração média vale: 


      Esse valor de aceleração é o mesmo para todos os corpos em queda livre na superfície da Terra numa mesma localidade. É denominado aceleração da gravidade e é simbolizado pela letra g. Para corpos próximos à superfície da Terra, iremos considerar que a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s2. Desse modo, a aceleração será constante e a velocidade do corpo variará uniformemente.
     Quando um corpo cai nessas condições, seu movimento é retilíneo uniformemente acelerado. E quando sobe, seu movimento é retilíneo uniformemente retardado.
     Observe que, no Sistema internacional, a unidade para a aceleração é o m/s2.
     Observe na Prática:    Podemos fazer algumas considerações a respeito dessas classificações, imagine um eixo orientado de posições que aumente para a direita:
“Um carro acelerando a partir do repouso se movimentando para a direita”. 
      No exemplo acima o movimento é acelerado, pois o módulo da velocidade aumenta e também é progressivo, pois a velocidade é no mesmo sentido do eixo de posições.
“Um carro com uma velocidade inicial freia até parar”. 
      Agora temos que enquanto o carro possuia velocidade, ela sempre foi positiva, porém foi diminuindo. Temos então um movimento progressivo e retardado. 




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

Curiosidades de Química

Ameaça das baterias de celular
     A modernidade trouxe um aumento nos riscos, a cada dia os aparelhos eletrodomésticos ou eletroeletrônicos e seus componentes, inclusive pilhas, baterias, se fazem mais presentes em nossas vidas e juntamente com esses produtos magnetizados estão os metais pesados: mercúrio, chumbo, cádmio, manganês e níquel, que fazem parte da composição de muitos aparelhos modernos. 
     As baterias recarregáveis representam hoje cerca de 8% do mercado europeu de pilhas e baterias. Dentre elas pode-se destacar a de níquel-cádmio (Ni-Cd) devido à sua grande representatividade: as baterias de celular são de Ni-Cd.
     Composição Química das baterias de níquel-cádmio: elas têm um eletrodo (cátodo) de Cd, que se transforma em Cd(OH)2, e outro (ânodo) de NiO(OH),que se transforma em Ni(OH)2.    O eletrólito é uma mistura de KOH e Li(OH)2.
     As baterias de telefones celulares não devem ir para o lixo comum, pois quando depositadas em lixões, suas substâncias tóxicas contaminam os lençóis d’água subterrâneos.
     O volume global de baterias recarregáveis vem crescendo 15% ao ano. Em geral, os brasileiros trocam de celular a cada 18 meses, embalados pelas novidades de dispositivos sofisticados e pelo incentivo das operadoras, que chegam até a oferecer aparelhos gratuitamente.
     O perigo está quando as baterias se estragam e não podem mais ser recarregadas ou reutilizadas, e são então descartadas, não tendo mais função para o consumidor comum. As empresas de telefonia recomendam que o descarte seja feito nas próprias lojas de celulares, que funcionam como pontos de coleta de baterias, esse material é destinado às empresas que promovem a reutilização ou reciclagem. 

Como funciona o Bafômetro


     O bafômetro é um aparelho que permite determinar a concentração de bebida alcoólica analisando o ar exalado dos pulmões de uma pessoa. É também conhecido pela denominação técnica “etilômetro”, devido às reações que envolvem o álcool etílico presente na baforada do suspeito e um reagente. 
     Todos os tipos de bafômetros são baseados em reações químicas, e os reagentes mais comuns são dicromato de potássio e célula de combustível. A diferença entre estes dois reagentes é que o dicromato muda de cor na presença do álcool enquanto a célula gera uma corrente elétrica. 
     O mais usado pelos policiais no Brasil é o de Célula de combustível, a química deste bafômetro você vê a seguir: 
1. O álcool expirado reage com o oxigênio presente no aparelho, esta reação ocorre com a ajuda de um catalisador; 
2. Ocorre a liberação de elétrons, de ácido acético e de íons de hidrogênio; 
3. Os elétrons então passam por um fio condutor, gerando corrente elétrica. Um chip presente dentro do aparelho calcula a porcentagem e dá a concentração de álcool no sangue. Quanto mais álcool, maior será a corrente elétrica. 
      E não existem desculpas para se negar a fazer o teste, como por exemplo: 
- Recusar a soprar o canudinho por ele estar contaminado: ele é descartável e tem uma válvula que impede que o ar de dentro volte para sua boca; 
- Dizer que não consegue assoprar? É preciso 1 litro e meio de ar para fazer a medição, é o equivalente a um sopro de cinco segundos. 
    E mais, não adianta tentar disfarçar o hálito, mascar chicletes, tomar azeite, etc, todas essas artimanhas não o impedirão de perder a carteira e ter o veículo apreendido.
Gelo seco
      O dióxido de carbono sólido “CO2 (s)” é conhecido como gelo seco e é muito usado como efeito especial ou recurso cênico em filmes de terror e shows de rock. Ele é resfriado a uma temperatura inferior a -78ºC, e ao entrar em contato com a pressão atmosférica é aquecido e torna-se um gás de dióxido de carbono. 
     Esse processo é conhecido por Sublimação e consiste na passagem de um sólido ao estado de vapor sem antes passar pelo estado líquido, ou seja, à medida que o gelo-seco é aquecido, ele se transforma diretamente em dióxido de carbono gasoso e não em líquido.
     Quando o ar quente (ou água) passa sobre o gelo-seco, forma-se uma densa nuvem branca, que permanece ao nível do chão, produzindo o efeito especial usado no cinema. Mas não é só para esse fim que o dióxido de carbono sólido é usado, a temperatura extremamente gelada e a característica da sublimação fazem do gelo-seco uma excelente opção para refrigeração. Por exemplo, se você precisar fazer uma longa viagem com um produto congelado, você pode revesti-lo com gelo-seco. O produto estará congelado quando chegar ao destino e com a vantagem de que nada estará molhado, diferentemente do que aconteceria se fosse usado gelo normal.
      Mas como é produzido o dióxido de carbono congelado? Para se fazer gelo-seco é preciso começar com um recipiente de alta pressão cheio de dióxido de carbono líquido. Quando se libera o dióxido de carbono líquido do tanque, a expansão do líquido e a alta velocidade de evaporação do dióxido de carbono gasoso esfriam o restante do líquido ao ponto de congelamento, no qual ele se transforma diretamente em sólido.
     Você alguma vez já viu um extintor de incêndio de dióxido de carbono em ação? É formada no bocal uma espécie de "neve", esse tipo de extintor contém dióxido de carbono líquido em alta pressão.

O que é o vidro?

    O que faz do vidro um material curioso e único a ponto de ser motivo de especulações referentes ao seu estado sólido? Isso mesmo, os vidros têm seu estado físico “meio indefinido”. Tais suposições são esclarecidas pela forma de obtenção do vidro, uma vez que é através do congelamento de líquidos que obtemos este material. 
    Vamos à definição de vidro: material inorgânico cuja composição básica é sílica, óxidos fundentes, estabilizantes e substâncias corantes, juntos, estes ingredientes formam o silicato. 
     O silicato se apresenta como um líquido que quando levado ao supercongelamento se converte em um sólido amorfo (vidro). Entende-se por amorfo, o estado físico que não apresenta ordem estrutural das moléculas num estado definido (organizado). 
    O supercongelamento de um líquido ocorre quando a temperatura ultrapassa o ponto de congelamento antes que a solidificação tenha início, desta forma não há uma cristalização do material. Quando um líquido chega a esse ponto, sua viscosidade torna-se muito alta e ele se torna semelhante a um sólido, com maior dureza, rigidez e forma constante. 
    Podemos considerar como sólido todo composto que tem estrutura cristalina definida, ou seja, estrutura microscópica periodicamente organizada. Como a estrutura do vidro é amorfa (desordenada), ela não se encaixa na definição acima. 
    Afinal, como podemos classificar o vidro? Um sólido amorfo ou um líquido com viscosidade enorme.

terça-feira, 1 de maio de 2012

O Conceito de Tempo na Física
         O tempo continua tendo mistérios para a humanidade e ainda é assunto de debate entre os filósofos e entre os cientistas.
        A dificuldade de Santo Agostinho e tantos outros filósofos para definir o tempo, na verdade, também existe na definição do espaço, pois ambos são conceitos adquiridos por vivência, e que em ciência são identificados como conceitos primitivos. Na ciência a aceitação de um conceito primitivo o torna real. Assim, embora sem definir o tempo em poucas palavras, a ciência moderna identifica as suas características e realiza medidas relativas ao tempo.
        A ciência tem se preocupado com várias indagações sobre o tempo, algumas que são feitas também pelos filósofos: se o tempo é absoluto, se é finito ou infinito, por que ocorre somente numa direção, e até se seria possível "viajar" no tempo.
Neste texto, pretende-se abordar um pouco do conceito de tempo nas ciências físicas, que se não responde a todas estas perguntas com a devida profundidade e clareza, dá uma idéia de como algumas destas questões têm sido tratadas nas ciências físicas.

        O tempo na mecânica newtoniana é absoluto e uniforme. Entendendo-se por absoluto o fato de existir independentemente da matéria e do espaço, e uniforme porque em qualquer "ocasião'', ele transcorre da mesma forma, não evoluindo "mais depressa'' ou "mais devagar'' em função da região do espaço, ou da presença de matéria, do fenômeno físico que ocorra, ou de qualquer outra circunstância.
        Nas palavras de Newton: "o tempo absoluto, verdadeiro e matemático, por si mesmo e por sua própria natureza flui igualmente sem relação com nada de externo, e com outro nome, é chamado de duração''.
        O tempo é absoluto também no sentido que dois eventos simultâneos, ou seja, que ocorrem no mesmo instante para um observador o serão para qualquer outro observador inercial, ou seja independente do movimento de velocidade relativa constante de um em relação ao outro.
         Por outro lado uma teoria que adota o espaço e tempo absolutos, como é o caso da mecânica clássica, é determinística, o que significa que conhecidas as condições físicas do sistema por ela descrito em um dado instante, é possível conhecer exatamente o seu comportamento no futuro. Nisso residiu, em grande parte, o sucesso da mecância newtoniana.
        Entretanto, dependendo das velocidades envolvidas no movimento, e das dimensões reais do corpo que se movimenta, os conceitos de tempo ( e de espaço) não são exatamente como os que discutimos acima.

        Na teoria de Eisntein, que descreve fenômenos de partículas com velocidades próximas à da luz, a grande mudança que aparece em decorrência do princípio da constância do módulo da velocidade da luz, para quaisquer referenciais em movimento de velocidade relativa constante, é o conceito de tempo. Os instantes em que ocorrem os eventos e os intervalos de tempo que estes eventos duram, deixam de ser independentes do referencial inercial que os observa, passando a depender da coordenada paralela à velocidade onde o evento ocorre. Este é fato nada intuitivo para quem, como nós, não têm vivência com velocidades próximas à da luz.
        Vamos dar um exemplo. Se duas bombas idênticas em repouso relativo são acionadas simultaneamente, estes eventos, o acionar de cada uma das bombas, não são simultâneos para observadores que se movem com velocidade constante paralelamente à direção definida pelas posições das bombas. Por outro lado, o intervalo de tempo entre o acionar a bomba e o explodir delas, é sempre maior no referencial em movimento em relação às bombas. Em outras palavras, o intervalo de tempo no referencial de repouso de um evento (tempo próprio), é sempre menor que o medido no referencial que se move em relação ao evento, paralelamente à eles.
        O transcorrer do tempo não se altera para eventos que ocorram na mesma coordenada na direção paralela à velocidade relativa. Assim, se um observador tem velocidade em relação às bombas, porém perpendicular à linha que as une, ou seja, as componentes das posições das bombas na direção da velocidade relativa é a mesma, não haveria este efeito de quebra de simultaneidade no acionar das bombas, e nem a dilatação temporal no intervalo de tempo entre o acionar e o estourar a bomba.
        Estes efeitos de quebra da simultaneidade e dilatação temporal são muito pequenos, e portanto desprezíveis quando o movimento dos eventos tratados são muito menores que a velocidade da luz. No que segue sobre discussão de medidas de intervalos de tempo nos restringiremos às condições de baixas velocidades, e trabalharemos como se o transcorrer do tempo independesse do movimento do observador. Porém, é preciso ter em mente que conceitualmente isto não é correto.
        Ainda em relação às características do tempo, cabe a discussão se ele é cíclico ou não cíclico. Há uma teoria atual que propõe que o Universo é fechado no sentido que ele passa por ciclos de expansão e contração que se repetem. Não se poderia dizer, com o conhecimento de hoje, quantos ciclos precederam a este que conhecemos, que é um ciclo de expansão. Dentro desta visão de Universo, ele passará no futuro, como já ocorreu no passado, por uma contração. Esta teoria tem um aspecto cíclico no tempo, no sentido que os acontecimentos fundamentais no universo ocorrem ciclicamente.
Já pela teoria do Universo aberto ele se expandiria eternamente, e o tempo de existência da matéria e de tudo que há nele seria finito.
É possível ver os átomos ?
        Os átomos são tão pequenos que não podemos vê-los a olho nu. Para dar uma noção de alguns tamanhos, aqui estão diâmetros aproximados de vários átomos e partículas:
átomo = 1 x 10-10 metros
núcleo = de 1 x 10-15 a 1 x 10-14 metros
nêutron ou próton = 1 x 10-15 metros
elétron - não se sabe com exatidão, mas acredita-se que seja algo da ordem de 1 x 10-18metros
        É impossível ver um átomo com um microscópio de luz. No entanto, em 1981, foi criado um tipo de microscópio chamado de microscópio eletrônico de tunelamento (STM). O STM consiste no seguinte:
• uma ponta muito pequena e afiada que conduz eletricidade (sonda);
• um dispositivo de varredura rápida piezoelétrica no qual é encaixada a ponta;
• componentes eletrônicos que fornecem corrente elétrica à ponta, controlam o dispositivo de varredura e aceitam os sinais do sensor de movimento;
• um computador para controlar o sistema e fazer a análise dos dados (coletar, processar e exibir dados);
        O STM funciona assim:
• uma corrente é fornecida à ponta (sonda) enquanto o dispositivo de varredura (scanner) move a ponta rapidamente pela superfície de uma amostra condutora;
• quando a ponta encontra um átomo, o fluxo de elétrons entre o átomo e a ponta muda;
• o computador registra a mudança na corrente com a posição x, y do átomo;
• o scanner continua a posicionar a ponta sobre cada ponto x, y da superfície de amostra, registrando uma corrente para cada ponto;
• o computador coleta os dados e desenha um mapa da corrente sobre a superfície que corresponde a um mapa das posições atômicas;
        O processo é muito parecido com uma velha vitrola, em que a agulha é a ponta e as ranhuras no disco de vinil são os átomos. A ponta do STM se move sobre o contorno atômico da superfície, usando corrente de tunelamento como um detector sensível da posição atômica.

Imagem de STM (7 nm x 7 nm) de uma cadeia em ziguezague simples de átomos de césio (vermelho) sobre uma superfície de arsenieto de gálio (azul). 
        O STM e as novas variações desse microscópio nos permitem ver átomos. Além disso, o STM pode ser usado para manipular átomos, como mostramos aqui:
        Átomos podem ser posicionados em uma superfície usando um ponta de STM, o que permite criar um padrão personalizado sobre a superfície.
       Os átomos podem ser movidos e moldados para formar vários dispositivos, como motores moleculares (consulte Como funcionará a nanotecnologia para obter mais detalhes).
Resumindo: a ciência no século XX revelou a estrutura do átomo. Os cientistas agora conduzem experimentos para revelar detalhes sobre a estrutura do núcleo e as forças que o mantém unido.

Fonte:por Craig C. Freudenrich, Ph.D. - traduzido por HowStuffWorks Brasil (http://ciencia.hsw.uol.com.br)

domingo, 22 de abril de 2012

Os modelos atômicos

O conceito de átomo indivisível, imutável e indestrutível afirmado pelos sábios gregos era uma idéia filosófica.
Teoria atômica de Dalton
    Em 1808, o químico inglês John Dalton retomou a hipótese atômica de Demócrito para explicar a composição da matéria.
    Segundo Dalton, nas diversas combinações dos átomos – ainda tidos como partículas fundamentais e indivisíveis – estaria a origem da diversidade das substâncias conhecidas.
    Ele então formulou explicações para a sua teoria atômica. No modelo concebido por Dalton, os átomos seriam minúsculas esferas maciças, homogêneas, indivisíveis e indestrutíveis.
O modelo de Thomson
    O modelo de Dalton possibilitou explicação de diversos fenômenos e contribuiu muito para a evolução do conhecimento da matéria. No entanto, não considerava a natureza elétrica da matéria.
    Novos conhecimentos, novas questões eram formuladas, e o modelo de Dalton não satisfazia, pois não explicava a existência do elétron. Era necessário, então, um modelo que tivesse como base o fato de a matéria, portanto o átomo, possuir partículas com a carga elétrica negativa e, supostamente, também conter partículas com carga elétrica positiva.
    Cerca de um século depois de Dalton, o cientista inglês Joseph John Thomson propôs outro modelo para explicar o átomo, levando em consideração o conhecimento já existente sobre eletricidade.
    Em 1887, Thomson afirmou que o átomo seria uma esfera neutra, maciça e não-homogênia, composta por um fluído positivo onde estariam dispersos os elétrons.
    No modelo de Thomson, o átomo continua sendo representado por uma minúscula esfera maciça, porém revela o átomo como uma estrutura complexa e divisível.
    Esse modelo de átomo á chamado por alguns de “pudim de passas”: a massa do pudim seria a carga positiva, e as passas espalhadas sobre o pudim seriam as partículas negativas – os elétrons.
O Modelo de Rutherford
    Em 1904, o cientista neozelandês Ernest Rutherford realizou um experimento que ficou conhecido na história da ciência como experimento de Rutherford. 
    Rutherford concluiu que: O átomo não é uma esfera maciça.
    O átomo possui uma região central onde está concentrada a sua massa.
    Esse núcleo apresenta carga positiva.
    Com esses dados, Rutherford construiu um modelo atômico semelhante ao Sistema Solar, em que o átomo é uma partícula muitíssimo pequena composta de duas regiões:
uma interna, o núcleo, onde estariam concentradas praticamente toda a massa do átomo – de carga elétrica positiva, representada por partículas chamadas de prótons;
outra externa, de massa desprezível, onde estariam os elétrons, diminutas partículas negativas em movimento ao redor do núcleo - a eletrosfera.

    Nos modelos aqui apresentados, as dimensões do núcleo e da eletrosfera não estão em escala. Na realidade, a eletrosfera tem o seu volume cerca de 100 mil vezes maior que o do núcleo.
    Em 1932, o físico inglês James Chadwick (1891-1974), realizando experiências com material radioativo, comprovou uma das hipóteses de Rutherford que afirmava a possibilidade de existir no núcleo uma outra partícula desprovida de carga elétrica.
    Chadwick chamou essas partículas de nêutrons.
O modelo de Rutherford-Böhr
    O modelo atômico de Rutherford foi complementado com um novo conceito introduzido pelo físico dinamarquês Niels Bohr:
   O elétrons descreve uma órbita circular ao redor do núcleo sem ganhar ou perder energia.
   Cada órbita descrita pelo elétron é denominada nível de energia ou camada de energia. Em um átomo, há várias órbitas circulares, cada uma delas com um determinado valor energético.


O Interior do Átomo
    No centro de um átomo está o seu núcleo, que apesar de pequeno, contém quase toda a massa do átomo. Os prótons e os nêutrons são as partículas nele encontradas, cada um com uma massa atômica unitária.
    O número de prótons no núcleo estabelece o número atômico do elemento químico e, o número de prótons somado ao número de nêutrons é o número de massa atômica. Os elétrons ficam fora do núcleo e tem pequena massa.
Características das Partículas:
Prótons: tem carga elétrica positiva e uma massa unitária.
Nêutrons: não tem carga elétrica, mas tem massa unitária.
Elétrons: tem carga elétrica negativa e quase não possuem massa.
Cargas elétricas e massas
     Inúmeros experimentos realizados permitiram estabelecer as propriedades das partículas do átomo quanto à sua carga elétrica e massa.
    Quando à carga elétrica: considera-se a carga do próton igual a +1; a carga do elétron igual a -1, e a carga do nêutron igual a zero.
    Como se sabe, cargas elétricas de mesma intensidade e de sinais contrários se neutralizam. Ou seja, a carga elétrica de um próton (positiva) anula a carga elétrica de um elétron (negativa). Qualquer átomo apresenta número de prótons e de elétrons iguais; logo, é eletricamente neutro.
     Quanto a massa: tendo o valor da massa do próton como referência, afirma-se que a massa do nêutron é praticamente igual à massa do próton. Como o próton possui massa cerca de 2 mil vezes maior que a de um elétron, esta última é considerada desprezível.
O núcleo do átomo
    Agora, vamos considerar melhor as características do núcleo atômico.
 Número atômico
    Há muitos átomos diferentes entre si. Por exemplo, o átomo de alumínio é diferente do átomo de ouro.     Qual será a principal diferença entre os tipos de átomos?
    Após estudos definiu-se que o número de prótons é uma das principais características que diferenciam um átomo do outro.
    Esse número é chamado de número atômico e é representado pela letra Z.
    Z é a “carteira de identidade” do átomo, pois indica a qual elemento químico cada átomo pertence.
    O conjunto dos átomos que possuem o mesmo número atômico (Z) é denominado elemento químico.
    Portanto, a partir do conceito de elemento químico, á possível afirmar que átomos com número de prótons diferentes entre si pertencem, obrigatoriamente a elementos químicos diferentes. Vejamos:
    O átomo de sódio tem 11 prótons; logo, seu número atômico é igual a 11 (Z = 11), e todos os átomos com número atômico (Z) igual a 11 pertencem ao elemento químico sódio.


Número de massa
    É a soma do número de prótons com o número de nêutrons. O número de massa é representado pela letra A.
    Nesta expressão, temos:           A = número de massa;
                                                    p = número de prótons;
                                                    n = número de nêutrons.
    Logo, a diferença entre o número de massa e o número atômico revela o número de nêutrons.


    A soma do número de prótons com o número de nêutrons, ou seja, o número de massa (A), não corresponde a toda a massa do átomo, pois também existem os elétrons. O motivo de A representar a massa do átomo é que a amassa do elétron é desprezível quando comparada com a dos prótons e nêutrons.
    Átomos pertencentes ao mesmo elemento químico podem apresentar diferentes números de nêutrons. A prata, por exemplo, é encontrada na natureza com números de nêutrons distintos: 60 e 62. Se somarmos esses números com o número de prótons, que é igual a 47, teremos:
60 nêutrons + 47 prótons = 107 como número de massa.
62 nêutrons + 47 prótons = 109 como número de massa.
     Por isso, somente o número atômico pode identificar a que elemento químico o átomo pertence.
Representação dos átomos
    Os átomos dos elementos químicos são representados por símbolos composto por uma, duas ou três letras. Para o sódio, utiliza-se Na, para o cloro Cl; para o carbono, C; e assim por diante.
     Note que a primeira letra é sempre maiúscula. Normalmente, o número de massa (A) é representado no canto superior esquerdo, e o número atômico (Z) no canto inferior esquerdo.
     Observe o exemplo para o elemento químico cloro:

domingo, 25 de março de 2012

Big Bang

     Durante muito tempo, os homens se questionaram sobre como o Universo teria surgido. Aos poucos, foi necessário abandonarmos a ideia de que ocupamos uma posição central no Universo e adotarmos a concepção de que nossa localização no Universo é insignificante.
      A teoria do Big Bang considera que as galáxias estão se afastando umas das outras, conforme observado por Edwin Hubble, em 1930. Assim, admite-se que, em um passado distante, em torno de 10 a 15 bilhões de anos atrás, todas as galáxias encontravam-se em um mesmo ponto, a uma temperatura muito alta, que se expandiu no Big Bang.
     Portanto, embora o nome "Big Bang" nos remeta à ideia de uma espécie de explosão, na verdade, o que ocorreu foi uma expansão, a partir de um estado minúsculo (e muito denso) para o que é hoje. Em outras palavras, a Teoria do Big Bang não tem a finalidade de explicar o que iniciou a criação do Universo, o que existia antes do Big Bang ou até o que existe fora do Universo e, sim, como ele se "transformou" no que hoje chamamos de Universo.
     A maioria dos estudiosos do assunto concebem o Big Bang como o momento no qual toda a matéria e toda a energia do Universo estavam concentradas em um único ponto, extremamente pequeno. Este ponto teria expandido, arremessando matéria por todo o espaço, fazendo surgir o Universo. Assim, quando falamos em Big Bang, nos referimos à expansão do espaço em si. A figura abaixo ilustra melhor esta situação.

    Ao observarmos o céu à noite, percebemos que as galáxias estão afastadas umas das outras como se o céu fosse "preenchido" por espaços vazios.
    No início do Big Bang, toda a matéria, toda a energia e todo o espaço que hoje observamos estavam comprimidos em uma área de volume zero e densidade infinita que, para os cosmólogos, recebe a denominação de singularidade.
     Assim, no início do Big Bang, o Universo era muito denso e quente, além de possuir uma energia extremamente grande. Entretanto, expandiu-se muito rapidamente, tornando-se menos denso e resfriando-se.
     À medida que sofria expansão, a matéria começou a se formar, ao mesmo tempo que a radiação foi perdendo energia. E, em apenas alguns segundos, o Universo estava formado a partir de uma singularidade que se estendeu pelo espaço.



quarta-feira, 14 de março de 2012

Estados Físicos da Matéria

Observando a natureza do nosso planeta, podemos perceber que a matéria se apresenta, à temperatura ambiente, em três estados físicos. As rochas da crosta terrestre estão no estado sólido. Nos mares, rios e lagos, a água se apresenta no estado líquido. E nossa atmosfera esta no estado gasoso.
    A matéria é formada pela reunião de partículas que se atraem mutuamente. É a intensidade dessas forças de atração que determina em que estado de apresentará a matéria: sólido, líquido ou gasoso.
Estado Sólido
   As substâncias apresentam formas definidas e seu volume não varia de forma considerável com variações de temperatura e pressão.
   As partículas que constituem o sólido encontram-se ligadas uma às outras por uma força de tração muito grande de modo que não podem movimentar-se livremente, vibrando apenas em posições fixas.
Estado Líquido
     As partículas que constituem o estado líquido não estão unidas fortemente, visto que deslizam uma sobre as outras, adaptando-se à forma do recipiente que as contém, mas estas forças de atração entre as partículas são suficientemente fortes para que não ocorra variação no volume e as partículas dificilmente podem ser comprimidas.
Estado Gasoso
       As substâncias apresentam densidade menor que a dos sólidos e líquidos, ocupam todo o volume do recipiente que as contém, podem expandir-se indefinidamente e são comprimidas com grande facilidade. Este comportamento pode ser explicado pelas forças de atração entre as partículas muito fracas as quais possuem, portanto, alta mobilidade.
Mudanças de Estado da Matéria 

Fusão: passagem do estado sólido para o líquido.
Solidificação: passagem do estado líquido para o sólido.
Vaporização: é a passagem do estado líquido para o estado gasoso. A vaporização pode ocorrer de três formas: evaporação, calefação e ebulição.
Condensação: é a passagem do estado gasoso para o estado líquido. A condensação de um gás para o estado líquido é denominada de liquefação.
Sublimação: é passagem do estado sólido diretamente para o estado gasoso.

Substâncias Simples e Substâncias Compostas
Substâncias Simples são aquelas formadas por um único tipo de elemento químico.
Exemplos: H2, O2, O3, Cl2, P4 .
Substâncias compostas são aquelas formadas por mais de um tipo de elemento químico.
Exemplos: NaCl, H2O, Ca2SO4, HCl, H3PO4.

Substâncias Puras e Misturas
   Diferenciamos uma mistura de uma substância pura normalmente através de suas constantes físicas, tais como: ponto de ebulição (PE), ponto de fusão (PF), densidade (d) e solubilidade (solub).As substâncias puras mantêm suas constantes durante as mudanças de estado, diferentemente das misturas.
   Mistura é a reunião de duas ou mais substâncias sem que haja reação química entre elas, e mantendo cada qual suas propriedades.
    Na mistura de água e açúcar, não é possível distinguir visualmente um componente do outro: o açúcar desapareceu na água. Dizemos que essa é uma mistura homogênea.

     Já na mistura de água e talco, é perfeitamente possível distinguir visualmente as duas substâncias.Dizemos, então, que essa é uma mistura heterogênea.