Para mim, um dos conteúdos mais difíceis de ser assimilado no ensino médio é a Eletricidade. Essa serie de vídeos dão um suporte bem legal para entender melhor essa frente da física que  acaba se tornando um monstro de 7 cabeças para muitas pessoas. Divirtam-se.

Já dizia um professor que tive no ensino médio, um “grande filósofo” por sinal, que ninguém dança mal em uma boate, é só balançar o corpo de um lado pro outro. E o motivo disso são as luzes estroboscópicas (aquelas luzes brancas que acendem e apagam rapidamente) da boate. Você parece estar em câmera lenta. Mas, porque isso ocorre?

As luzes estroboscópicas (LE) são caracterizadas pela emissão de pulsos de luzes em intervalos de tempos regulares, ou seja, ela acende e apaga em intervalos de tempos iguais.

Quando uma pessoa esta dançando e você a observa, você vê apenas parte do movimento devido o piscar da LE. Este fenômeno está ligado á fisiologia do olho e se explica pelo fato de que em um curto intervalo de tempo em que luz se apaga, os seus olhos não conseguem se acostumar com a baixa luminosidade, portanto não conseguimos enxergar nada quando a luz esta apagada, isto é, a pupila não consegue dilatar para enxergar adequadamente no escuro em um intervalo de tempo muito  pequeno.

Devemos lembrar também, que só conseguimos ver algo, quando este está refletindo luz para os nossos olhos, ou seja, você só consegue ver um objeto porque a luz bate neste e reflete para o interior dos seus olhos. Então concluímos que quando não há luz, não podemos enxergar nada. Daí vem aquela celebre frase, “o escuro é a ausência de luz”.

Resumidamente, quanto menor o intervalo de tempo entre o acende e apaga da LE, menor o tempo que temos para ver uma pessoa realizando um movimento completo, dando assim a sensação de que estamos em movimento de câmera lenta.

Autores: Diego Galeano
Maísa Caldas

Para quem não conhece uma luz estroboscópica.

Nesse video, observe as pessoas no canto inferior do video. Dá pra ter uma idéia sobre o que falamos. Video não recomendado para menore de 14 anos.

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O que se falam muito nos últimos anos é sobre o aquecimento global e que devemos fazer o possível para poupar energias e preservar o meio ambiente que está em constante degradação. Bom, o que falaremos hoje pode ajudar a nossa atmosfera e também economizar no seu bolso.

Alguns anos atrás, quando ainda estava no meu ensino médio, assisti a uma corrida de carros urbanos, porém modificados especialmente para estas corridas (aqui em Mato Grosso são chamadas de Arrancadão) e vi algumas pick-ups e alguns utilitários correndo com a tampa traseira da carroceria abaixada. Não sei o real motivo disso mas, aparentemente, seria para diminuir o arrasto (atrito) e dar maior velocidade ao veículo. Agora eu lhe pergunto meu caro leitor: será que isso funciona?

“Não precisam responder, eu mesmo respondo”. Não, isso de fato não funciona. Muito pelo contrario do que imaginam. Quando abaixamos a tampa traseira de um utilitário, uma pick-up ou algo do gênero, por incrível que possa parecer, aumentamos o arrasto e conseqüentemente, aumentamos o consumo de combustível do mesmo. Mas por que isso acontece?

Para facilitar o entendimento, eu, que não entendo nada de edição de imagem, fiz uma edição grotesca do que acontece nesse caso, veja a imagem.

Bom, segundo os projetistas, quando a tampa da carroceria está fechada, cria-se o que chamamos de bolha de separação de baixa velocidade (ou para soar mais inteligente: Fluxo em vórtice segregado), dentro da própria carroceria e quando a corrente de ar que vem de frente passa pela cabine, tenta entrar em contato com a carroceria, mas é impedida pela bolha de ar que se encontra dentro da mesma e acaba passando direto sem entrar em contato com o veículo (isso porque dois corpos não ocupam o mesmo lugar no espaço). Esta situação diminui o arrasto, economiza combustível e ajuda a ganhar velocidade. Agora, quando abrimos a tampa traseira, não se cria a tal bolha no interior da carroceria, então o ar que vem de frente, passa pela cabine e entra em contato com carroceria do veiculo aumentado o arrasto e, consequentemente, aumentado o consumo de combustível do veículo.

Autores: Diego Galeano
Maísa Caldas

Também irei esperar os e-mails e comentários.

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Alguns animais se utilizão dessa natureza física dos liquidos para se locomoverem.

Após algumas pesquisas históricas descobrimos que, cerca de 40 a 30 anos atrás, as pessoas quando grávidas enchiam um vasilhame com água e colocava duas agulhas em sua superfície, dependendo da posição das mesmas, saberiam o sexo do bebê.É obvio que se trata de crendices, pois esse método não é capaz de informar a mãe sobre o sexo do seu bebê, mas uma pergunta ainda fica no ar. Como que uma agulha pode ficar em cima da água sem afundar? Como um mosquito, aranha ou outro animal pode pousar cima da água? Fatos como estes podem ser explicados através de algo chamado tensão superficial dos líquidos.

A tensão superficial é uma camada na superfície do líquido que faz com que sua superfície se comporte como uma membrana elástica que não deixa o objeto adentrar-los, ou seja, afundar. Isso ocorre devido às moléculas da água, que interagem entre si. As moléculas que estão no interior do liquido interagem com as demais em todas as direções (em cima, em baixo, dos lados e nas diagonais), já as que esta na superfície só interage com as moléculas que estão dentro do liquido.

As moléculas da água (H2O) interagem entre si dentro do liquido e todas as direções, mas as moléculas que estão na superficie só interagem com as que estão abaixo porque não há nada em cima. Dessa forma cria-se a tensão superficial.

O resultado dessa interação só com as moléculas do lado de dentro, faz surgir uma tensão que exerce uma força sobre a camada da superfície, com a intenção de compensar essa tensão do lado de dentro do liquido. Essa “força” é a: tensão superficial dos líquidos.

Clip sobre a água.

Você pode fazer o teste da tensão superficial da água, colocando-a [a água] em uma vasilha qualquer e em seguida colocar cuidadosamente uma pequena moeda, uma agulha ou aqueles anéis de refrigerante sobre a água. Nota-se que nenhum desses objetos mencionados é menos denso do que a água, muito pelo contrario, é bem mais denso, porém, ao colocá-lo sobre a água, você observa que eles não afundam devido à tensão superficial. Agora tente adicionar algumas gotas de detergente nesse sistema e veja o que acontece! Os objetos afundaram rapidamente! Isso ocorre porque o detergente é um surfactante, isto é, ele age nas moléculas de água quebrando a interação entre elas, consequentemente, quebrando sua tensão superficial.

Autores: Diego Galeano
Maísa Caldas

O CURIOFÍSICA foi para o laboratório e fez um pequeno teste para mostra a tensão superficial e a reação a tensão superficial da água com um liquido surfactante (detergente).

Caso você não tenha entendido a explicação, tenho certeza que ira entender após ver o video abaixo.

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Um Feixe de luz incidindo no espelho plano.

Aproveitando as duvidas das aulas sobre espelhos do nosso amigo Muleque Doido. Que tal mais essa curiosidade?

Sabemos também que o raio parte do objeto, se reflete no espelho e atingem os nossos olhos, permitindo a reflexão da imagem e sua visualização. Agora voltando a nossa pergunta: se no lugar de um objeto, colocarmos um feixe de luz entre dois espelhos paralelos, isto é, um de frente para o outro. Será que neste caso a reflexão ocorrerá infinitamente?

Teoricamente isso realmente aconteceria, porém isso não é o que podemos observar na pratica, pois alguns fatores são responsáveis por isso. Primeiro, nem um espelho é 100% plano, isso leva o raio de luz ser levemente desviado a cada reflexão até que saia do espelho. Segundo, se conseguíssemos um espelho 100% plano, esbarraríamos em outro problema prático, nenhum espelho possui índice de reflexão de 100%. Por exemplo: o espelho que você tem em casa, reflete aproximadamente 85% da luz incidente sobre ele, ou seja, o feixe de luz seria enfraquecido progressivamente. Um espelho tem, no mínimo, 4% de perda da reflexão.

Outra observação importante é que os espelhos deveriam estar alinhados perfeitamente, pois caso contrário o raio iria escapar depois de algumas reflexões. Então concluímos que isso não é possível, na prática.

Autores: Diego Galeano
Maísa Caldas

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Tente imaginar essa situação bizarra.

Muitos professores do ensino médio, quando falam a respeito da 2ª Lei de Newton (a que diz que: F = m x a) tentam nos convencer de que uma formiga pode empurrar um elefante.

Em uma situação real, obviamente isso é impossível, a não ser que a formiga seja a formiga atômica, pois a força de atrito estático** que age sobre o elefante é muito superior à força máxima que uma formiga pode exercer sobre o mesmo.

Agora vamos considerar uma situação hipotética, onde não haja força de atrito agindo no elefante. Então a formiga pode sim tirar o elefante de sua inércia – nesse caso, vamos tirar o elefante do seu repouso, ou seja, ele está parado e a formiga ira colocá-lo em movimento. Vamos aos cálculos:

A massa de uma formiga está entre 1 e 150 miligramas, ou seja, 1 x 10^-6kg e
150 x 10^-6kg, respectivamente (passei de miligramas para quilogramas porque faremos os nossos cálculos no Sistema Internacional de unidades – S.I.). E a força máxima que uma formiga pode exercer está entre 50 vezes o seu peso, dependendo da espécie.

Peso = massa x gravidade

Vamos admitir a massa de 150 miligramas para a formiga, assim teremos uma força maior para a formiga.

P = 150 x 10^-6 x 9,8 (que é a aceleração da gravidade)

P = 1,47 x 10^-3, este é peso da formiga. Multiplicando pela sua capacidade de exercer uma força, ou seja, 50.

1,47 x 10^-3 x 50 = 0,0735N.

Um elefante tem em média uma massa de 7,5ton. = 7500kg

Força = massa x aceleração

Substituindo a força máxima da formiga e a massa do elefante, teremos:

F= m x a

a = F/m

a = 0,0735/7500

a = 9,8×10^-6 m/s²

Está será a aceleração do elefante se ele for empurrado pela formiga. É uma aceleração extremamente baixa, para se ter uma idéia disso vamos ver em quanto tempo o elefante percorreria 3km com essa aceleração:

Distancia_final = Distancia_inicial + Velocidade_inicial x Tempo + aceleração x Tempo²/2.

melhor escrevendo:

D_f = D_i + V_i x T + a x T²/2

Considerando que o elefante estava parado quando foi empurrado pela a formiga:

Temos um tempo igual a T= 24.743,60 segundos.

Ou seja, para percorrer 3km o elefante demoraria aproximadamente 6 horas e 52 min.

I ai, o que acharam? Bem surreal, não?

** Existem dois tipos de força de atrito, a estática e a cinética. Força de atrito estático é a força de atrito que é existente entre superfícies que estão imóveis uma em relação à outra, já a força de atrito cinética é a força de atrito existente entre duas superfícies moveis uma em relação a outra. Ou seja, estão relacionadas ao movimento ou não.

Diego Galeano
Maísa Caldas

Esse é um clássico, A Formiga Atômica.

Para quem não conseguiu assistir o video, acesse:
http://www.youtube.com/watch?v=Vx4qkOV71C0

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Para começarmos devemos ressaltar que a nuvem em forma de cogumelo não é uma característica somente de bombas atômicas, as bombas químicas também provocam o mesmo efeito dependendo da quantidade de energia que a explosão proporciona. Porém, o que acontece para que tenha essa forma?

A explosão causada pela bomba, ou uma combustão um pouco mais energética, gera uma quantidade de energia muito grande em pouco tempo e espaço, liberando calor e ondas de choque. Essa energia aquece o ar em sua volta, resultando numa enorme bola de fogo que sobe rapidamente. Durante essa subida gera-se uma forte corrente de ar ascendente (para cima) e suga todo o material pulverizado pela explosão. O resultado disso seria o talo do “cogumelo”.

Agora o “chapéu do cogumelo” é formado porque a bola de fogo vai subindo até chegar a sua altura máxima, mas essa altura vai depender da energia liberada pela explosão (quando maior a energia, maior será sua altura). Ao atingir sua altura máxima ela não tem mais energia suficiente para continuar subindo e se expandi horizontalmente, ou seja, começa a crescer para os lados.

Diego Galeano
Maísa Caldas

Teste nuclear.

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Viajando com os vidros abertos

O seriado de TV americano Mythbusters, trouxe-nos algo muito interessante e importante que pode ser utilizado por nós no dia-a-dia.

Surgiu o mito de que é mais econômico andar de carro com o ar-condicionado ligado do que abrir os vidros. Não costumamos ouvir isso aqui no Brasil, mas por que surgiu esse mito?

Bom, para que o carro ande, o motor precisa queimar combustível e quanto mais obstáculos o automóvel tiver em seu caminho, mais força o motor terá de fazer para que ele continue andando, queimando assim mais combustível. Esses obstáculos são as forças de atrito. Se você andar por um terreno arenoso, terá que enfiar o pé no acelerador para que o carro não fique preso. Consequentemente, ele gastará mais combustível para poder manter-se em movimento.

A força de atrito mais rotineira que um veículo enfrenta, é a força feita pelo ar, conhecida como arrasto. Se um automóvel estiver a uma velocidade baixa, a força que o vento fará sobre o carro também será baixa (ação e reação), porém se o carro estiver em uma velocidade alta, a força que o vento fará sobre o mesmo, também será alta. Se os vidros do carro estiverem abertos, o arrasto produzido pelo ar será maior do que se os vidros do carro estiverem fechados, devido à área maior de contado, isto é fato.

Então, você já deve ter entendido porque o mito surgiu. Se o ar produz um arrasto sobre o carro e esse arrasto é maior quando os vidros estão abertos, o carro consome mais combustível para compensar essa força adicional sobre o mesmo. Sendo assim, é melhor manter os vidros fechados e ligar o ar condicionado, de forma que o motor não precisara utilizar combustível adicional para compensar a força de atrito quando os vidros estiverem abertos.

Mas existe outro detalhe. O aparelho de ar-condicionado do carro também utiliza o combustível como forma de energia. Então, o combustível utilizado a mais, pela força adicional que o motor precisa fazer para compensar o arrasto com os vidros abertos é maior que o combustível utilizado pelo ar-condicionado? Até que ponto isso é verdade?

Os caçadores de mitos fizeram os testes para responder essas perguntas. No primeiro teste foi feita uma simulação computacional. Eles calcularam qual era a arrasto produzido por um automóvel a 75 km/h, seu consumo de combustível com os vidros abertos e, com os vidros fechados e ar-condicionado ligado. Chegaram à conclusão de que andar com os vidros fechados e ar-condicionado ligado como forma de economia, é um mito. Ou seja, o consumo de combustível a 75 km/h com os vidros abertos é menor do que no outro caso.

O segundo teste foi feito em escala real em uma pista de teste oval com dois veículos utilitários. Foi retirado todo o combustível dos veículos e depois colocaram exatamente a mesma quantia em cada um deles. Os dois veículos tiveram que andar a uma velocidade constante de 85km/h. Para a surpresa de todos, o resultado deste teste foi exatamente o oposto do primeiro, que foi feito com simulação computacional. O carro que andou com os vidros abertos teve um consumo de combustível maior que aquele que andava com o ar-condicionado ligado.

Conclusão: Depois de serem feitos outros testes, os Mythbusters descobriram que quando se mantém uma velocidade inferior a 80km/h, o consumo de combustível, devido ao arrasto produzido pelo ar, não é maior que o consumo do ar-condicionado. Então, neste caso, é melhor abrir os vidros e curtir a brisa. Mas, se você estiver acima de 80km/h essa relação de consumo se inverte. Nesse caso, feche os vidros e ligue o ar-condicionado.

Diego Galeano
Maísa Caldas

Programa sobre aerodinâmica – A Noite é uma Criança,  Band

Outro teste de aerodinâmica

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