segunda-feira, 4 de abril de 2011
Qual a velocidade da corrente elétrica?
Quando você aciona um interruptor que liga uma lâmpada, na verdade está apenas fazendo com que um circuito se feche. Neste instante, os elétrons livres, presentes na fiação da rede elétrica da sua casa, sofrerão a influência de um campo elétrico e começarão se movimentar. Esta é a corrente elétrica.
Mas você já se perguntou com que velocidade estas partículas infinitamente pequenas se movem, para que a lâmpada se ligue praticamente no momento em que é acionada?
O primeiro pensamento que vem à mente é de que os elétrons percorrem o segmento do condutor, entre o interruptor e a lâmpada, em uma ínfima fração de segundo, levando-nos a pensar que a velocidade de deslocamento destes elétrons é próxima à velocidade da luz.
Na verdade, este raciocínio induz a um grande erro.
Para chegarmos à resposta certa, devemos pensar que o fio condutor, que normalmente é de cobre, é formado por infinitos átomos, desde seu início até a sua extremidade mais distante.
Portanto, ao fecharmos o circuito, acionando o interruptor, estamos fazendo com que todos os elétrons livres se movimentem. Não necessariamente os elétrons que estão próximos a você são os que farão a lâmpada funcionar.
Surpreendentemente, a velocidade de cada elétron é realmente baixa, experimentalmente chega-se a resultados próximos a 1 cm/s, variando conforme o material do condutor e as características do local onde se encontra.
E se pensarmos que as redes no Brasil têm caráter alternado, com frequência de 60 Hz (ou seja, o sentido do movimento da corrente muda 120 vezes a cada segundo), provavelmente chegaremos à conclusão de que é possível que os elétrons livres que estão próximos a sua mão no momento em que você aciona um interruptor podem nunca chegar a atravessar todo o segmento de fio, a ponto de realmente chegarem à lâmpada a qual está ligado.
Por: Hiago Pereira
Por que o céu é azul?
Quando a luz passa através de um prisma, seu espectro é dividido em sete cores monocromáticas, eis que surge um arco-íris de cores. A atmosfera faz o mesmo papel do prisma, atuando onde os raios solares colidem com as moléculas de ar, água e poeira e são responsáveis pela dispersão do comprimento de onda azul da luz.
Quando percebemos a cor de um objeto, é porque ele refletiu ou dispersou, de forma difusa, o comprimento de onda associado à luz de uma determinada cor. Por exemplo, uma folha verde utiliza todas as cores do espectro para fazer a fotossíntese, exceto o verde, que é refletido.
Devido ao seu pequeno tamanho e estrutura, as minúsculas moléculas presentes na atmosfera difundem melhor as ondas com os menores comprimentos de onda, tais como o azul e violeta.
Durante todo o dia a luz azul (menor comprimento de onda) é dispersa cerca de dez vezes mais que luz vermelha (maior comprimento de onda).
A luz azul tem uma frequência que é muito próximo da frequência de ressonância dos átomos, ao contrário da luz vermelha, Por isso, a luz azul movimenta os elétrons nas camadas atômicas da molécula com muito mais facilidade que a vermelha. Isso provoca um ligeiro atraso na luz azul que é re-emitida em todas as direções.
Quando o céu está com cerração, névoa ou poluição, há partículas de tamanho grande que dispersam igualmente todos os comprimentos de ondas, logo o céu tende a ficar mais branco, devido à associação das cores monocromáticas.
No vácuo, existente fora das proximidades do planeta Terra, onde não há atmosfera, os raios do sol não são dispersos, logo eles percorrem uma linha reta do sol até o observador, por isso, os astronautas veem o céu escuro, como se fosse sempre noite.
Por que o pôr do sol e a alvorada são vermelhos?
Quando o sol está no horizonte, a luz leva um caminho muito maior através da atmosfera para chegar aos nossos olhos do que quando está sobre nossas cabeças. A luz azul nesse caminho foi dispersa quase integralmente, a atmosfera atua como um filtro, e muito pouca luz azul chega até nossos olhos, enquanto que a luz vermelha que é apenas transmitida nos alcança mais facilmente.
Além disso, o vermelho e o laranja tornam-se muito mais vívidos no crepúsculo quando há poeira ou fumaça no ar. Isso ocorre porque as partículas de poeira são bem maiores que as outras, presentes na atmosfera, provocando dispersão com a luz de comprimento de onda próximos, no caso o vermelho e laranja.
Por que as nuvens são brancas?
Nas nuvens existem gotículas de tamanhos muito maiores que o comprimento de ondas da luz ocorrendo dispersão generalizada em todo o espectro visível e iguais quantidades de azul, verde e vermelho unem-se fazendo com que a luz branca seja dispersa.
domingo, 3 de abril de 2011
Cinemática (do grego κινημα, movimento) é o ramo da Física que se ocupa da descrição dos movimentos dos corpos, sem se preocupar com a análise de suas causas (Dinâmica). Geralmente trabalha-se aqui com partículas ou pontos materiais, corpos em que todos os seus pontos se movem de maneira igual e em que são desprezadas suas dimensões em relação ao problema.
Referencial
Trata-se de um ponto de referência S em relação ao qual é definido o vetor posição do corpo em função do tempo. Este vetor nos fornece a posição do corpo em um dado instante t. Assume-se geralmente como origem do sistema de coordenadas a posição do corpo no instante inicial t0. Este instante é escolhido arbitrariamente; para fins práticos pode-se dizer que é o instante em que se dispara o cronômetro para a análise do fenômeno.
Trajetória
Um corpo, em relação a um dado referencial S, ocupa um determinado ponto P em um dado instante t. Chama-se de trajetória ao conjunto dos pontos ocupados por um corpo ao longo de um intervalo de tempo Δt qualquer.
Deslocamento
É o vetor resultante da subtração do vetor posição final pelo vetor posição inicial :
É importante notar que o deslocamento é de natureza vetorial, ou seja, são consideradas sua posição, direção e sentido. Em certos casos, porém, como em uma corrida de fórmula 1, é mais interessante trabalhar apenas com a distância percorrida ΔS, que é o comprimento da trajetória realizada. do fator 1 em consequência da resolução dos segmentos.
Velocidade média
É a taxa de variação da posição de um corpo se esse tivesse se deslocado da posição inicial à final em velocidade constante. Define-se o vetor velocidade média como sendo:
Para fins práticos podemos definir também a rapidez média ou velocidade escalar média. Trata-se do quociente da distância percorrida ΔS pelo intervalo de tempo Δt em que isto foi feito. Em uma corrida de fórmula 1, por exemplo, se levarmos em conta somente o vetor posição, ao final de cada volta o piloto terá desenvolvido 0 de velocidade média! Entretanto, considerando apenas o espaço percorrido pelo piloto, teremos uma velocidade escalar média diferente de 0, portanto, muito mais útil para as análises necessárias. No movimento unidimensional, trabalhar tanto com um quanto com outro nos leva aos mesmos resultados.
Velocidade instantânea
É a taxa de variação da posição de um corpo dentro de um intervalo de tempo dt infinitesimal (na prática, instantâneo). Define-se velocidade instantânea ou simplesmente velocidade como sendo:
Podemos falar também de uma rapidez instantânea, que seria o módulo do vetor velocidade em um dado instante de tempo t.
Aceleração média e instantânea
Aceleração é a taxa de variação da velocidade de um corpo em um dado intervalo de tempo. Assim como a velocidade, ela apresenta suas interpretações em situações mais globais (aceleração média) e em situações mais locais (aceleração instantânea). Elas são definidas como:
(aceleração média)
(aceleração instantânea)
Por : Gerdson Vieira
Calorimetria é a parte da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor. Calor significa uma transferência de energia térmica de um sistema para outro, ou seja: podemos dizer que um corpo recebe calor, mas não que ele possui calor. A Calorimetria é uma ramificação da termologia.
Termologia
Calor - Energia térmica que flui de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles. Pode ser adicionado ou removido de uma substância. É medido em calorias ou joules S.I.
Capacidade térmica (C) - É a capacidade de um corpo de mudar sua temperatura ao receber ou liberar calor. Ela é dada como a razão entre a quantidade de calor e a variação de temperatura.
C: capacidade térmica do corpo.
Q: quantidade de calor trocada pelo corpo.
Δθ: variação de temperatura do corpo.
A unidade de capacidade térmica no S.I. é o J/K (Joule por Kelvin).
Calor específico (c): É a capacidade específica de uma substância de mudar sua temperatura ao receber ou liberar calor para cada massa unitária que esta vier a se incluir. Isto quer dizer que a Capacidade Térmica de um corpo é dada pelo Calor Específico da substância que o compõe e sua massa.
A unidade usual para determinar o calor específico é
cal / g0C e no S.I. é o J/K.kg
c: calor específico de um dado material.
C: capacidade térmica da amostra deste material.
M: massa da amostra deste material.
Uma caloria (1 cal): é a quantidade de calor necessária para aquecer, sob pressão normal, 1,0 g de água de 14,5°C a 15,5°C.
Função Fundamental da Calorimetria (Quantidade de Calor Sensível)
Ocorre mudança de temperatura nas substâncias.
Q>0 (o corpo recebe calor) (o corpo se aquece).
Q<0 (o corpo cede calor)(o corpo se esfria).
Quantidade de Calor Latente
Ocorre mudança de estado nas substâncias.
Propriedades Envolvidas nas trocas de Calor (Princípios da Calorimetria)
Princípios de transformações inversas: a quantidade de calor que um corpo recebe é igual, em módulo, à quantidade de calor que um corpo cede ao voltar, pelo mesmo processo, à situação inicial.
Princípio do Equilíbrio Térmico: quando vários corpos inicialmente a temperaturas diferentes trocam calor entre si, e só entre si, observamos que alguns perdem enquanto outros recebem calor, de tal maneira que decorrido um certo tempo, todos estacionam numa mesma temperatura, chamada temperatura de equilíbrio térmico.
Princípio da Igualdade das Trocas de Calor: quando vários corpos trocam calor apenas entre si, a soma das quantidades de calor que alguns cedem é igual, em módulo, à soma das quantidades de calor que os restantes recebem.
Unidades
C= capacidade térmica (cal/°C)
Q= quantidade de calor (cal)
∆T ou ∆Θ= variação de temperatura
c= calor específico (cal/g°C ou J/kg K)
M= massa (g)
T= temperatura (°C)
OBS: falar das escalas termométricas
Por : Gerdson Vieira
sexta-feira, 1 de abril de 2011
Qual a definição das unidades-padrão do SI?
O Sistema Internacional de Unidades (SI) é o conjunto de unidades de medida adotadas como padrão na maior parte dos países do mundo.
Entre inúmeras unidades convencionas, há algumas que são chamadas de unidade-padrão por não derivarem de nenhuma outra unidade; estas são:
Metro – Unidade de comprimento;
Segundo – Unidade de tempo;
Quilograma – Unidade de massa;
Ampère – Unidade de corrente elétrica;
Kelvin – Unidade de temperatura;
Mol – Unidade de quantificação de matéria;
Candela – Unidade de intensidade luminosa.
Por não serem derivadas de nenhuma outra unidade, estas são padronizadas através de medidas que podem parecer um tanto quanto curiosas, como você pode ver abaixo:
O que é metro?
O metro é definido como sendo o comprimento do trajeto percorrido pela luz no vácuo, durante um intervalo de tempo de 1/299.792.458 de segundo.
O que é segundo?
O segundo é definido como a duração de 9 192 631 770 períodos da radiação correspondente à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133.
O que é quilograma?
O quilograma é definido com base em uma unidade-padrão, que fica guardada no Escritório Internacional de Pesos e Medidas, em Sèvres, na França, desde 1889.
Esta unidade-padrão é um cilindro eqüilátero de39 mm de altura por 39 mm de diâmetro, composto de Irídio e Platina.
Esta unidade-padrão é um cilindro eqüilátero de
O que é ampère?
O ampère é definido como a corrente que produz uma força atrativa de 2 × 10−7 newton por metro de comprimento entre dois condutores retos, paralelos, e de comprimento infinito e secção circular desprezível, colocados a um metro de distância um do outro, no espaço livre.
O que é kelvin?
O kelvin é definido como a fração 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água.
O que é mol?
O mol é a quantidade de matéria de um sistema que contém tantas entidades elementares quanto são os átomos contidos em 0,012 quilograma de carbono-12.
O que é candela?
A candela é definida como a intensidade luminosa emitida por uma fonte, em uma dada direção, de luz monocromática de frequência 540 x 1012 Hertz, e cuja intensidade de radiação em tal direção é de 1/683 watts por esferorradiano.
Por : Eduardo Viana
O que são escalas termometricas?
Escala Kelvin
A temperatura é uma grandeza que mede o nível de agitação das moléculas de um corpo. Quanto maior a agitação maior a temperatura, e quanto menor a agitação, menor a temperatura.
O que seria então lógico pensar a respeito da temperatura quando as moléculas de um corpo qualquer não tivessem agitação nenhuma ?
Pois é, a temperatura deveria ser igual a zero. Se não tem agitação não tem também temperatura. Este estado de ausência de agitação é conhecido como zero absoluto, e não pode ser experimentalmente alcançado, embora possa se chegar muito próximo dele.
A escala Kelvin adota como ponto de partida (0 K) o zero absoluto, ou seja, o ponto onde ocorre esta ausência total de vibração das moléculas.
Nesta escala o gelo se forma a 273K e a água ferve a 373K (ao nível do mar).
Esta escala é muito usada no meio científico, já que ela pertence ao Sistema Internacional (SI).
Escala Fahrenheit
Esta escala foi criada pelo inventor do termômetro de mercúrio, Daniel Gabriel Fahrenheit, lá pelos anos de 1714. Para isso ele escolheu dois pontos de partida, chamados atualmente de pontos fixos. Inicialmente ele colocou seu termômetro, ainda sem nenhuma escala, dentro de uma mistura de água, gelo e sal de amônio. O mercúrio ficou estacionado em determinada posição, a qual ele marcou e chamou de zero. Depois ele colocou este mesmo termômetro para determinar um segundo ponto, a temperatura do corpo humano. Quando o mercúrio novamente estacionou em determinada posição ele a marcou e chamou de 100. Depois foi só dividir o espaço entre o zero e o 100 em cem partes iguais. Estava criada a escala Fahrenheit.
Depois disso, quando Fahrenheit colocou seu termômetro graduado numa mistura de água e gelo, obteve o valor de 32ºF, e quando colocou-o em água fervendo obteve o valor de 212ºF. Portanto, na escala Fahrenheit a água vira gelo a 32ºF e ferve a 212ºF.
Esta escala é mais usada nos países de língua inglesa, com exceção da Inglaterra, que já adotou o Celsius.
Escala Celsius
A escala Celsius foi criada por Anders Celsius, um astrônomo sueco, em 1742. Ele escolheu como pontos fixos, os quais a sua escala seria baseada, os pontos de fusão do gelo (quando o gelo vira água) e de ebulição da água (quando a água ferve). Ele colocou um termômetro dentro de uma mistura de água e gelo, em equilíbrio térmico, e na posição onde o mercúrio estabilizou marcou o ponto zero. Depois colocou o termômetro na água em ebulição e onde o mercúrio estabilizou marcou o ponto 100. Estava criada a escala Celsius. Sua vantagem era que ela poderia ser reproduzida em qualquer canto do planeta, afinal, ao nível do mar, a água sempre vira gelo e ferve no mesmo ponto, e agora também na mesma temperatura.
A escala Celsius é a mais comum de todas as escalas termométricas.
Relação entre as escalas termométricas
Como você pôde ver, cada uma das três escalas foi definida de uma maneira diferente. Veja acima qual a relação existente entre elas levando-se em conta o ponto de ebulição da água e fusão do gelo. Note que estes pontos mudam dependendo da escala adotada. Se você me perguntar qual a temperatura de fusão do gelo eu posso te dar três respostas: 0ºC, 32ºF ou 273K. Todas representam a mesma temperatura. Seria mais ou menos se uma pessoa falasse que andou 2 metros enquanto outra falasse que andou 200 centímetros. Embora os números sejam diferentes, a distância é a mesma nos dois casos.
Agora você deve estar se perguntando:
"Como eu faço para transformar uma escala na outra ?" Se alguém me falar que a temperatura em Nova Iorque é de 59ºF, como vou saber realmente se lá está muito quente ou frio, já que eu estou acostumado com outra escala, a Celsius ?
Existe uma equação que pode ser usada para fazer estas conversões. Com ela podemos transformar ºF em ºC, K e ºC em ºF ou K, e outras transformações mais que quisermos.
Veja a equação abaixo:
Por que a água apaga o fogo?
Para que seja possível entender por que a água apaga fogo, é preciso conhecer as condições necessárias para a existência do fogo, que são basicamente o calor, o comburente (oxigênio) e o combustível. Ao retirarmos um desses três componentes do fogo, ele apaga!
Porém, eliminar o combustível (material que está sendo queimado) é muito difícil, e retirar o oxigênio do ar também. Então, resta apenas retirar o calor existente na reação.
Aí entra a água, que reduz a temperatura do local, retirando assim o calor existente na reação.
No entanto, a água não apaga todos os tipos de fogo.
O fogo pode ser classificado em 3 classes distintas, que dependem da origem do incêndio. Estas classes são: A, B e C.
O fogo A é o único que pode ser usado com água, pois esta vai reagir com o processo de resfriamento. Esse fogo normalmente é originado em materiais sólidos como madeira, tecido, papéis...
O fogo classe B é o originado em combustíveis, tipo óleo, gasolina, querosene, álcool, etc. Esse, deve ser extinto por abafamento, normalmente utilizando o pó químico ou espuma química.
O fogo classe C é o ocorrido em equipamentos elétricos. A água ou qualquer equipamento que possua água não pode ser usado enquanto existir energia, pois a água se torna condutora de eletricidade. Então, deve ser usado o pó químico.
Por : Marcos Sérgio
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