Volume 24 - Edição de Maio/Junho 2008 - Mundo Físico

MUND
FÍSICO
Projeto de Extensão Jornal Mundo Físico – Departamento de Física da UDESC – Joinville - SC, ano V, No. 24 – Mai/Jun 2008
Como Funciona o teleprompter ?
por Sandra Regina Fock
Você já deve ter reparado que os apresentadores de telejornais narram
diversas notícias sem utilizar folhas de apoio, isso
nos faz pensar que eles
decoram tudo o que estão
falando. Mas será que
isso mesmo? Na realidade
não, pois eles utilizam um
equipamento chamado teleprompter. Este equipamento permite que a leituFigura 1: Vista lateral do telepromper.
ra dos textos seja feita em
uma lâmina de vidro transparente, retangular e plana. Esta lâmina é parcialmente espelhada, e montada em frente a câmera que está gravando/transmitindo as imagens para o apresentador.
Uma câmera secundária capta a imagem de uma folha de papel que contém o texto
com a notícia, que desliza
sobre uma mesa com velocidade adequada, transferindo o texto eletronicamente para o vídeo de um
monitor de TV que está
instalado a um ângulo de
45 graus em relação a lâmina de vidro.
Desta forma, a luz proveFigura 2: Vista frontal do telepromper.
niente desse monitor é refletida pela superfície espelhada da lâmina e atinge os olhos
do apresentador. Como a lâmina de vidro também é transparente, a luz/imagem difundida pelo apresentador chega a lente
da câmera principal, ocorrendo a impressão de que o apresentador está permanentemente olhando para o telespectador.
Fonte: pt.wikipedia.org
Você Sabia?
Já no caso da hipermetropia ocorre o contrário: a imagem
se forma depois da retina e trás dificuldades para enxergar
objetos que estão mais perto de nós. Uma solução para
corrigir esses problemas é utilizar lentes adequadas para cada
caso, fazendo com que a imagem se forme nitidamente sobre
a retina.
Fonte: Os Fundamentos de Física 2. Ramalho, Ivan, Nicolau e Toledo.
Curiosidade
por Irineu Hattenhauer
Hovercraft
O hovercraft é um veículo que se eleva sobre
um colchão de ar, esse
processo faz com que a
força de atrito entre o
veiculo e a superfície na
qual se move se torne
quase nulo. As turbinas
forçam o ar para baixo,
enquanto hélices, como
as de um avião, proporcionam o deslocamento
Figura 4: Hovercraft.
horizontal do veículo.
Aproximadamente 86% da potência, do seu motor é usado
para eleva-lo, os 14%
restantes são aplicados
para movimenta-lo. Os
hovercrafts podem se
mover sobre rios, mares,
pântanos, gelo, areia,
entre outras superfícies,
sem comprometer seu
desempenho.
Dependendo do tamanho, podem ser utilizados para
transportar diversos tipos Figura 5: Esquema de funcionamento de
de cargas como: passa- um hovercraft.
geiros, carros e até caminhões, no entanto, seu uso ainda fica
restrito para regiões de difícil acesso.
Fonte: Livro: Paraná, novo ensino médio volume único 2002.
por Letícia H. Gasparini
O que é miopia?
A luz penetra em nossos olhos através da íris, que é a
parte colorida do olho. Nela há um orifício central, de diâmetro
variável, chamado pupila, que controla a quantidade de luz
necessária para cada tipo de ambiente. No olho a imagem se
forma na retina, que funciona como uma tela. Esta imagem se
forma de maneira invertida se comparada ao objeto. Na visão
humana podemos ter
diferentes anomalias,
dentre elas a miopia.
Neste caso, a imagem
se forma antes da
retina, provocando a
dificuldade de enxergar com nitidez. Isso
se intensifica para
objetos que estão
Figura 3: Miopia.
mais distantes.
Curiosidade
por Irineu Hattenhauer
Velejar contra o vento!
Há muito tempo os homens não sabiam como velejar contra o vento, para isso, utilizavam remos para navegar na direção contrária ao vento. Na história das navegações existem
relatos que há cerca de três mil anos um árabe construiu um
navio que podia velejar contra o vento, no entanto sua identidade ainda é desconhecida. A partir disso, navios cada vez
maiores foram construídos permitindo, assim, viagens cada
vez mais distantes.
Agora, que você já sabe um pouco da história vamos explicar como funciona a vela de um barco. Basicamente é confeccionada com um pedaço de tecido cortado e costurado em
forma de um triângulo.
O movimento desses barcos a vela pode ser explicado
pelo princípio físico proposto por Bernoulli; o mesmo princípio
que explica a sustentação de um avião no ar.
A idéia mais comum é
que o vento bate atrás
da vela e empurra o veleiro para frente (figura
6), isso é verdade mas
só é válido quando velejamos a favor do vento. Nas outras situações devemos regular Figura 6: Barco a vela.
a vela para que o ar possa fluir suavemente pelos dois lados
de sua curvatura. Ao navegar contra o vento, a vela é exposta
a um conjunto mais complexo de forças. Quando o ar em movimento passa por trás do lado côncavo da vela, sua velocidade diminui; e quando
passa pela parte dianteira, o ar flui mais rapidamente. Isso origina uma zona de alta
pressão atrás da vela
e uma zona de baixa
pressão a sua frente
(figura 7). A diferença
Figura 7: Barco a vela.
de pressão entre os
dois lados cria uma força na diagonal. O veleiro ainda se submete a uma força lateral devido a resistência da água. A composição das duas forças leva à força resultante direcionada
para frente (figura 8).
Se a direção do vento
estiver orientada perpendicularmente
ao
movimento do barco
também existe força
resultante para frente.
Como você viu nas figuras um barco não
avança em linha reta
contra o vento, ele re- Figura 8: Barco a vela.
aliza a manobra conhecida como cambar, isto é, uma série de
movimentos curtos e angulares, lembra movimentos ziguezagues, contra o vento. Se o vento soprar do lado esquerdo do
veleiro diz-se que ele camba para bombordo, se soprar do
lado direito diz-se que ele camba para boroeste. Para velejar
com velocidade máxima, o navegador procura ajustar as posições da vela de forma que a resultante das forças seja maior
possível na direção do movimento do barco.
Fonte: www.nautica.com.br
Você Sabia?
por Irineu Hattenhauer
Qual a aceleração centrípeta durante um loop?
Você já viu, talvez no
cinema, uma manobra realizada por um avião chamada de loop? Para
quem não sabe loop é
aquela volta horizontal
que alguns aviões realizam no ar. No Torneio da
Aviação de Caça (TAC),
uma tradicional competição esportiva que envolFigura 9: Loop de aviões.
ve todas as Unidades Aéreas de Caça da Força Aérea Brasileira (FAB), são realizadas
manobras/loops em que o piloto é submetido a uma aceleração centrípeta que pode chegar a quatro vezes a aceleração
da gravidade.
Fonte: Livro: Paraná, novo ensino médio volume único 2002.
Biografia
por Irineu Hattenhauer
Carl Friedrich Gauss
Nasceu em 30 de abril de 1777 em
Brunswick na Alemanha. Carl Friedrich Gauss, cientista e matemático, trabalhou em várias áreas da Matemática e da Física. Dentre seus estudos
podemos citar: teoria de números, geometria diferencial, magnetismo, astronomia e ótica. Com a idade de sete
anos, começou a freqüentar a escola,
seu potencial logo foi notado. Diz a
história que, para manter os alunos
ocupados durante uma aula, o profes- Figura 10: Carl F. Gauss.
sor pediu para sues alunos que somassem os números inteiros de 1 a 100, Gauss escreveu , logo em seguida, a resposta
correta na lousa. Seu professor ficou impressionado quando
ele explicou que tinha achado o resultado da soma dos números de 1 a 100 procedendo da seguinte forma: agrupou os 100
números em 50 pares, sendo que a soma de cada par fosse
igual a 101, ou seja, 1+100, 2+99, 3+98... Na sequência multiplicou o resultado da soma de um par pelo número de pares
(50x101).
Em 1788 foi estudar no ginásio alemão, mais tarde, com a
ajuda financeira do Duque de Brunswick, entrou para o
Brunswick Collegium Carolinum. Nessa universidade descobriu o teorema binomial, a média geométrica, a lei da reciprocidade quadrática e o teorema do número primo. Em 1795 ingressou na Universidade de Göttingen, no entanto, Gauss deixou essa universidade em 1798 sem receber o diploma. Foi
nesta época que ele fez uma de suas descobertas mais importantes, foi capaz de construir um polígono regular de 17 lados utilizando régua e compasso. Este foi o principal avanço,
neste campo, desde o tempo da matemática grega
Retornou Brunswick onde recebeu seu diploma em 1799.
Para continuar a receber ajuda do Duque de Brunswick, teve
que defender sua tese de doutorado na Universidade de
Helmstedt. Sua tese foi uma discussão sobre o teorema fundamental da álgebra, que afirma que todo polinômio com coeficientes reais ou complexos possui uma raiz complexa. Ele
provou este teorema de quatro formas diferentes sendo que a
primeira foi a que apareceu na sua tese. Gauss também contribuiu para astronomia, pois utilizou o método de aproximação pelos mínimos quadrados para fazer previsões quanto posição de um planeta descoberto em junho 1801. Ele também
publicou um livro sobre o movimento dos corpos celestes.
Gauss casou-se com Johanna Ostoff em 9 de outubro de
1805. Teve uma vida pessoal feliz, mas ela foi de curta duração. Seu amigo o Duque de Brunswick foi morto enquanto lutava para o exército prussiano. Diante disso, deixou Brunswick
em 1807 para tornar-se diretor do observatório de Göttingen.
Em 1808 morreu seu pai, e um ano mais tarde a esposa morreu depois de dar à luz ao seu segundo filho, que também
morreu em seguida. Gauss casou-se novamente no ano seguinte com Minna, a melhor amiga de sua ex-esposa e teve
três filhos.
Em 1832, Gauss e Weber começaram a trabalhar juntos,
eles investigaram a teoria do magnetismo terrestre. Gauss estava entusiasmado com este projeto e por volta de 1840 já tinha escrito três artigos importantes sobre o assunto. Gauss e
Weber produziram muito nos seis anos que estiveram juntos.
Dentre as produções destacamos a construção de um dispositivo de telégrafo que poderia enviar mensagens até uma distância de 5000 pés. No entanto, Gauss estava mais interessado no trabalho de estabelecer uma rede mundial de pontos de
observação magnéticos. Infelizmente, a partir de 1854 a saúde de Gauss deteriorou lentamente e faleceu enquanto dormia
em 23 fevereiro de 1855 em Göttingen na Alemanha.
Fonte: www.pucrs.br
Medidas de Velocidade Média
Um pouco de humor...
por Sibelle Strey
Não é difícil encontrar corpos que se movimentam com velocidade escalar constante. Um automóvel cuja indicação do
velocímetro é sempre a mesma em um certo intervalo de tempo e uma gota de água que afunda em um recipiente com
óleo, são exemplos de movimentos com velocidade constante. Para entender melhor esse fenômeno, essa reportagem
propõem um experimento muito interessante.
Material utilizado:
- uma folha de papel milimetrado;
- um pedaço de madeira com 1,0 m de comprimento e 6.0 cm
de largura;
- 1.0 m de mangueira transparente de aproximadamente 1.0
cm de diâmetro;
- duas rolhas;
- duas abraçadeiras para prender a mangueira;
- detergente;
- cronômetro;
- folha de papel e lápis.
Procedimentos para montagem:
Corte e cole várias tiras de
papel milimetrado sobre a
madeira de forma que o
conjunto pareça uma régua
graduada conforme a figura
11. Com as abraçadeiras,
prenda a mangueira na
madeira paralelamente à
escala. Tampe, com uma
rolha, uma das extremidades da mangueira. Pela extremidade aberta encha a
Figura 11: Régua graduada.
mangueira de detergente,
deixando uma pequena bolha de ar.
Após esse procedimento, tampe essa extremidade também
com a outra rolha, veja a figura
12. Se você fez tudo corretamente já terá seu aparato experimental pronto.
Agora está na hora de brincar
com o aparato experimental!
Para isso é sugerido um procedimento metodológico que Figura 12: Mangueira com rolha.
pode ser realizado em sala de aula, veja a seguir. Faça com
que a bolha de ar fique numa extremidade da régua. Em seguida, incline ligeiramente a outra extremidade da régua, apoiando-a sobre um livro, caderno ou qualquer outro objeto conforme a figura 13. Você verá que a bolha irá se mover lentamente para a extremidade
mais alta. Repita o procedimento acima, mas, agora você
deve marcar, na escala da régua, as posições da bolha para
cada intervalo de tempo. Esses
intervalos de tempo, medidos
com o cronômetro, devem ser
iguais. Uma sugestão para o
intervalo de tempo é utilizar em
Figura 13: Régua com apoio.
torno de cinco segundos. É importante que o procedimento experimental seja realizado por
dois alunos. Assim um aluno marca as posições da bolha na
régua enquanto o outro dita os intervalos de tempo. O disparo
do cronômetro deve ocorrer quando a bolha começar a se
movimentar. A partir dos dados obtidos pela dupla, posição e
tempo, é possível preencher uma tabela. Com esses dados
tabelados é interessante traçar o gráfico da posição em função do tempo. A partir desse gráfico pode-se analisar e estudar a velocidade da bolha.
por Irineu Hattenhauer
Fonte: http://www.cbpf.br
Questão de vestibular da UDESC
por Luiz Clement
3ª QUESTÃO – Física – Tec. em Prod. Moveleira (2008/02)
Um helicóptero é utilizado para levar remédios a uma base de
atendimento médico instalada em um campo de treinamento
militar. O helicóptero voa horizontalmente a uma velocidade
constante de 90 km/h. O pacote de massa igual a 10 kg, contendo os remédios, é solto quando o helicóptero se encontra a
uma altura de 80 m diretamente acima da base.
a) Calcule a que distância, em relação à base de atendimento
médico, o pacote de remédios cai.
b) Desprezando a resistência do ar, calcule a intensidade da
componente vertical da velocidade com que o pacote atinge o
solo.
c) Determine o trabalho da força peso durante a queda do pacote.
Resolução
a) Quando o pacote de remédios
é solto, realiza um movimento bidimensional, que pode ser decomposto e analisado em x (horizontal) e em y (vertical). Em x o
pacote realiza um movimento
uniforme e em y realiza um movimento uniformemente acelerado. Assim sendo, para calcular a
que distância, em relação à base Figura 14: Helicóptero voando.
de atendimento médico, o pacote de remédios cai, precisamos precisamos inicialmente determinar o tempo de queda do
pacote. Para isso utilizamos a seguinte equação:
1 2
y=y0v0 t  g t , como o pacote é apenas solto do heli2
cóptero, sua velocidade inicial em y (vertical) é zero, assim
1 2
como a posição inicial. Logo temos que: y= g t , isolando
2
2y
2 80
t, temos: t=
=
=4,0s . Agora podemos calcular
g
10
a distância em relação à base utilizando a seguinte equação:
x=x0v x t . A velocidade do pacote em x (horizontal) é
igual a do helicóptero e o tempo de deslocamento em x e y é
o mesmo, igual a 4,0 segundos. Então, já podemos fazer o
cálculo: x =0254,0=100 m .
 
b) Conforme já mencionado na resolução do item (a), em x o
pacote realiza um movimento uniforme. Assim sendo, podemos calcular a intensidade da componente vertical da velocidade com que o pacote atinge o solo: vyf = vyig t , logo
vyf =0104,0=40 m/ s .
c) O trabalho da força peso durante a queda do pacote pode
ser calculado por: W =
F. 
d=Fdcos logo,
W =mgdcos
W =1010801=8000J .
Curiosidade
Notícia do Mundo Físico!
por José Carlos Chaves Vieira
Camada de Ozônio
O ozônio (O3) é um gás atmosférico, que se concentra em
grande quantidade na estratosfera. Essa camada que envolve
a Terra, tem aproximadamente 15 km de espessura e sua finalidade é filtrar as radiações ultravioletas solares. Estas radiações são nocivas a nossa pele, pois conseguem "quebrar"
várias moléculas que a constituem, podendo causar queimaduras que podem evoluir para um câncer de pele.
Como se forma a camada de ozônio?
Quando os raios ultravioletas incidem sobre uma molécula
de ozônio, a energia associada a essa radiação rompe as ligações entre os átomos, liberando uma molécula de O2 e um
átomo de oxigênio livre.
O3(g) + energia do UV → O(g) + O2(g)
Essa reação mostra que o ozônio é consumido naturalmente, assim como também é produzido, havendo um equilíbrio. A
figura mostra, de maneira simplificada, como acontece a formação do ozônio:
por Irineu Hattenhauer
Balão que gera eletricidade a partir do vento
A empresa Magenn, do Canadá, está testando um balão
capaz de gerar eletricidade a
partir do vento, o princípio de
funcionamento é semelhante as
usinas eólicas, no entanto, ao invés de utilizar grandes cata-ventos instalados em postes, a idéia
Figura 16: Gerador fixo num balão. é utilizar balões infláveis dotados
de um sistema de hélices externas ligadas a um gerador interno. O balão será inflado com gás hélio e ficará fixo por um
cabo de aço numa altitude de 300 metros. O vento fará girar a
hélice do gerador e a eletricidade gerada chegará ao solo por
meio de um condutor anexo ao cabo de aço.
O equipamento será capaz de gerar uma potência na faixa
dos alguns mega watts, pois, segundo a empresa, a eficiência
na conversão do vento em eletricidade pode chegar até 50%,
enquanto as turbinas eólicas instaladas no solo têm eficiência
entre 20% e 25%.
A empresa não divulgou a possibilidade do equipamento
atrair descargas atmosféricas, diante disso, fica uma duvida:
Será que a eficiência desses balões compensará seus custos
de manutenção divido a esses fenômenos naturais.
Fonte:www.inovacaotecnologica.com.br
Desafios
por Luiz Clement
REPOSTA DO DESAFIO DA EDIÇÃO ANTERIOR
A força exercida pelo ar, devido a pressão atmosférica, é maior do que o peso da
água fazendo com que ela não caia.
Figura 15: Formação da camada de ozônio.
Destruição da camada de ozônio.
Figura 17: Ilustração
do experimento.
DESAFIO DESTA EDIÇÃO
O ozônio doa, com facilidade, moléculas de oxigênio para
espécies de radicais livres como o nitrogênio, hidrogênio, bromo e cloro.
O3(g) + X → XO + O2(g)
em que X pode ser Oxigênio (O), Óxido de Nitrogênio (NO),
Hidróxido (OH), Bromo (Br) ou Cloro (Cl).
Verifica-se então, que a emissão desses elementos na atmosfera reduz a camada de ozônio. A emissão desses gases
pode ocorrer por meio de fenômenos naturais, como uma
erupção vulcânica, por exemplo. Isso, porém, não livra o homem de sua parcela de responsabilidade.
Na estratosfera, a radiação UV de alta energia ocasiona a
decomposição das moléculas de CFCs (Clorofluoretocarbonato) liberando átomos de cloro que são poderosos catalisadores de destruição do ozônio. Inicialmente, os átomos de cloro
livres reagem com o ozônio, formando monóxido de cloro
(ClO).
Cl + O3(g) → ClO(g) + O2(g)
O monóxido de cloro reage com átomos de oxigênio, produzindo moléculas de O2 e novamente, átomos de cloro. O átomo de cloro regenerado inicia um novo ciclo de destruição,
portanto, um único átomo de cloro pode ser capaz de destruir
até cem mil moléculas de ozônio.
ClO(g) + O → Cl + O2(g)
Fontes: pt.wikipedia.org e Bohr.quimica.ufpr.br
Por que os pássaros não levam
choque quando pousam em fios elétricos energizados?
Figura 18: Pássaros sobre
fios elétricos energizados.
A Equipe
Luiz Clement – Coordenação Geral
Irineu Hattenhauer – Edição
Sugestões: [email protected]
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