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Como funciona o Resfriador Evaporativo? por Luiz Clement F�SICO construções verticais em Alexandria produziam sombras facilmente mensuráveis. Em face desse fenômeno, ele concluiu que tal fato só seria possível se a Terra tivesse forma arredondada, pois se fosse plana o fenômeno observado em Siene se reFigura 2: Fenômenos observados petiria em Alexandria. Com base nesses da- em Siene e Alexandria dos ele fez o experimento final. Aguardou o dia 21 de junho do ano seguinte e determinou que se instalasse uma grande estaca em Alexandria. Ao meio-dia, enquanto o Sol iluminava as profundezas do poço em Siene (formando ângulo de 90º com a superfície da Terra), Eratóstenes mediu, em Alexandria, o ângulo de inclinação dos raios solares. O valor do ângulo “θ� encontrado por ele foi aproximadamente 7º12’ com a vertical. Logo depois Eratóstenes determinou que uma equipe de instrutores com seus camelos, e escravos a pé, medissem a distância entre Alexandria e Siene, seguindo de Alexandria até Siene em linha reta, percorrendo desertos, aclives, declives e tendo que, inclusive, atravessar o rio Nilo. A distância mensurada foi de aproximadamente 800 km. Com essas informações em mãos, Eratóstenes criou o esquema representado na figura 3, para a partir das relações geométricas determinar a circunferência terrestre. Observando que as retas r e s eram paralelas interceptadas pela transversal t, ele concluiu que os ângulos θ e β eram congruentes. O ângulo β Figura 3: Na figura S representa a ci- tem o vértice no centro dade de Siene, A a cidade de Alexan- da Terra e determina na dria e C o centro da Terra circunferência da Terra o arco compreendido entre Siene e Alexandria (o arco SA). Logo, o ângulo correspondente a esse arco também mede 0 ' ' ' ' 7 12 7×60 12 432 1 7°12’. Como: = 0= ' '= 360 360×60 21,600 50 O referido arco é igual a 1/50 da circunferência da Terra. Então, multiplicando 50 pela distância entre Alexandria e Siene, a circunferência da Terra poderia ser determinada! O valor calculado foi de 40000 Km, próximo do valor atual 40076 Km. Fontes: www.zenite.nu; www.wikipedia.org; www.moderna.com.br Projeto de Extensão Jornal Mundo Físico – Departamento de Física da UDESC – Joinville - SC, ano V, No. 18 – Mar/Abr 2007 O resfriador de ar possui um ventilador que aspira ar externo por meio de um painel evaporativo especial, sobre o qual água é circulada continuamente por uma Figura 1: Refrigerador Evaporativo pequena bomba. A água que evapora é constantemente reposta, de maneira que se mantenha constante seu nível no reservatório. Esse controle é feito mediante uso de uma bóia. Todo esse processo pode ser visualizado pela representação esquemática da figura acima. O painel evaporativo é composto por camadas onduladas e porosas de papel kraft de alta qualidade (ou outro material de características similares), impregnadas com uma resina que lhes confere maior rigidez e durabilidade. Dessa maneira, as camadas formam blocos ou colméias de grande área superficial, oferecendo baixa resistência ao fluxo de ar. Este resfriador de ar é comumente utilizado em lojas que mantêm as portas abertas, supermercados, industrias têxteis, oficinas, criadouros de aves, floriculturas, dentre outros ambientes. A redução de temperatura (diferença entre a temperatura de entrada e saída do ar no resfriador evaporativo), obtida com o processo de resfriamento evaporativo, depende fundamentalmente da umidade relativa do ar. Quanto mais baixa a umidade relativa maior a redução de temperatura obtida. Além disso, a redução de temperatura depende também da temperatura de entrada e da pressão atmosférica (barométrica), que por sua vez depende da altitude local. De forma geral, os refrigeradores evaporativos vêm proporcionando resultados bastante satisfatórios. Fonte: www.ecobrisa.com.br Curiosidade por Thiago Reginaldo Corrêa Eratóstenes e a circunferência da Terra Eratóstenes foi o primeiro homem a determinar a medida da circunferência terrestre. Ele foi um grande matemático que viveu entre os anos 276 e 194 a.C., e ficou conhecido por bolar um método engenhoso e relativamente preciso para determinar a circunferência da Terra. Quando trabalhava como bibliotecário-chefe da famosa biblioteca de Alexandria, Eratóstenes encontrou, num velho papiro egípcio, indicações de que no solstício de verão (21 de junho), ao meio-dia, na cidade de Siene (atual Aswan), uma vareta fincada verticalmente no solo não produzia sombra, e o reflexo do sol podia ser visto no espelho d’água de um poço vertical. Eratóstenes verificou a autenticidade da informação e ficou intrigado, pois na mesma data e horário era perceptível que as Você Sabia? por Luiz Clement Os pulsos de baixa freqüência emitidos pelas baleias azuis quando se comunicam podem atingir até 188 dB, o que lhes confere o título do som mais eleFigura 4: Baleia Azul vado emitido por qualquer fonte viva, já tendo sido detectado à 850 km de distância. Fonte: www.if.usp.br/gref Biografia por Thiago Regialdo Corrêa Testando Materiais por Naiara Yohanna Klein Stephen William Hawking Stephen William Hawking nasceu em Oxford, Inglaterra, em 8 de janeiro de 1942. Teve duas irmãs mais novas, Philippa e Mary, e um irmão adotivo, Edward. Ingressou na University College, Oxford, onde pretendia cursar Matemática, mas acabou ingressando no curso de Física, formando-se três anos mais tarde. Figura 5: Stephen Hawking foi pesquisar Cosmologia em William Hawking Cambridge onde obteve o título de doutor. Após obter doutorado deu continuidade a sua pesquisa, e tornou-se professor nas Instituições Escolares Gonville e Caius. Depois de deixar o Instituto de Astronomia em 1973 Stephen, entrou para o departamento de Matemática Aplicada e Física Teórica, e desde 1979 ocupa o posto de Professor Lucasiano de Matemática – cadeira fundada em 1663 pelo Reverendo Henry Lucas, o primeiro a ocupá-la foi Isaac Barrow, e então em 1669, Isaac Newton. Hawking é hoje um dos mais renomados físicos da história. Seus principais trabalhos foram realizados nos campos da cosmologia e gravidade quântica. Publicou famosos best-sellers como: Uma breve história do tempo e Universo numa casca de noz. Combina a vida em família (tem três filhos e um neto) com a investigação em Física Teórica e um extenso programa de viagens e conferências. Aos 21 anos foi detectado que Hawking era portador de esclerose amiotrófica lateral, uma rara doença degenerativa que paralisa gradualmente os músculos do corpo. Em 1985 sofreu uma traqueotomia e desde então, utiliza um sintetizador de voz para se comunicar. Gradualmente foi perdendo o movimento dos seus braços e pernas, assim como do resto da musculatura voluntária, incluindo a força para manter a cabeça erguida, com todo o qual sua mobilidade é praticamente nula. Fontes: www.hawking.org.uk; www.wikipedia.org Que tal montar um circuito elétrico e testar alguns materiais para ver se conduzem ou não eletricidade? Isso pode ser muito divertido, e você poderá aprender Física de uma forma diferente! Vamos lá! Para a montagem do aparato experimental serão necessários os seguintes materiais: - uma pequena tábua de madeira; - fio de cobre (aproximadamente um metro); - duas pilhas de 1,5 volts; - uma lâmpada de 2,2 volts; - com soquete; - fita isolante; - percevejo; - diferentes materiais para serem testados tais como: lápis, chave, caneta, borracha, etc. Procedimento de montagem e realização experimental Inicialmente será necessário a preparação do material. Pegue as duas pilhas e una-as com a fita isolante. Depois ligue a lâmpada (resistência) em série com as pilhas (fonte de tensão) como mostram as figuras abaixo. Para fixar o fio de cobre na madeira utilize os percevejos. Não se esqueça de deixar um espaço em aberto e fazer os ganchinhos para posteriormente testar os materiais (chave do circuito), conforme ilustrado nas figuras abaixo e indicado pelos pontos A e B. Com o circuito montado e nenhum material interligando os pontos A e B, o que você observa? Figura 7: Condutor – Cobre Figura8:Condutor-Liga Metálica Curiosidade por Amanda Rech Ira dos deuses ou fenômeno natural? Para a mitologia grega o trovão foi atribuído ao deus Zeus, após este libertar os filhos de Urano que haviam sido aprisionados. Com os trovões os homens eram punidos, mas serão aqueles explicados apenas como algo dos céus? Deixando de lado esta crença é possível sim, encontrar uma explicação científica para tal fenômeno. Os trovões são Figura 6: Raio e ondas sonoras de grande amplitude – Trovão isso significa um barulho muito alto –, causadas pelo deslocamento de grandes massas de ar super aquecidas, geradas pela passagem de descarga elétrica (raios). Compreendendo temperaturas entre 20 e 30 mil graus celsius em apenas 10 micros segundos ( 1,0×10−6 s ), o trovão se propaga tanto pelo solo quanto pelo ar, chegando sempre após o relâmpago (flash luminoso), visto que a velocidade da luz é superior à do som no ar. Em média os trovões duram de 5 à 20 segundos, sendo perigosos nas proximidades por onde ocorrem, mas na maioria das vezes geram apenas medo e aflição, com os estrondos característicos. Figura 9: Isolante – Plástico Figura 10: Isolante – Madeira Agora pegue diferentes objetos para interligar os pontos A e B do circuito. O que você pode constatar nessa etapa do experimento? Existe semelhança com alguma das figuras acima? Como você pode explicar o que ocorreu utilizando uma linguagem física? Vamos, tente, o que está esperando!!! Quer a resposta? Assim é muito fácil. Note que alguns materiais permitem que a lâmpada acenda e outros não. Isso ocorre pelo fato de que alguns materiais possuem elétrons livres na sua camada de valência e outros não. Devido a isso, são chamados materiais condutores e isolantes, respectivamente. Você pode comprovar que os objetos compostos de materiais isolantes (caneta, lápis...) demonstrados acima não acenderam a lâmpada, porém, os constituídos por materiais condutores (cobre, chave...) acenderam. Reproduza o experimento, teste vários materiais, veja as semelhanças entre os materiais que acenderam a lâmpada e os que não a acenderam. Tome cuidado para não trabalhar com tesões e correntes elétricas elevadas, evitando acidentes. Questão de vestibular da UDESC por Luiz Clement Você Sabia? por Luiz Clement (Questão 6 – Engenharia de Produção e Sistemas – 2ª fase e 2ª etapa – 2007/01) No setor de testes, em uma empresa de fabricação de motores, um engenheiro de produção é responsável pela avaliação final da linha de produção. Para avaliação de um dos motores recebe as seguintes informações: I. em um ciclo, o calor retirado do reservatório térmico é de 6 2,0×10 J ; II. o reservatório térmico encontra-se a temperatura de 477 °C; III. num ciclo, o calor cedido pelo motor para a água que o refrigera é de 1,5×106 J ; IV. a água, utilizada para a refrigeração, encontra-se a uma temperatura de 27 °C. Aproveitando as informações recebidas pelo engenheiro, calcule: a) ; o rendimento desse motor; W O rendimento do motor poderá ser calculado por: R= , ∣Q q∣ em que R é o rendimento; W é o trabalho e Qq é o calor ; retirado da fonte quente (reservatório térmico). Temos ainda que W =∣Q q∣−∣Q f∣ , logo R= W ∣Qq∣−∣Q f∣ = Q q∣ ∣ ∣Qq∣ R= 2,0×10 −1,5×10 =0,25 6 2,0×10 6 6 A Usina Hidrelétrica de Itaipu localizada no Rio Paraná, na fronteira Brasil-Paraguai, pertence aos dois paises – uma usina binacional – e é a maior do mundo em produção de energia elétrica. A potência instalada da Usina é de 13300 MW (meFigura 11: Usina de Itaipú gawatts), com 19 unidades geradoras de 700 MW cada. A primeira unidade geradora de Itaipu começou a operar em 05 de maio de 1984. As outras 18 unidades geradoras foram sendo instaladas ao ritmo de duas a três por ano. O projeto original de Itaipu foi concebido prevendo a instalação de 20 unidades geradoras, sendo que a vigésima deverá entrar em operação neste ano de 2007. Fonte: www.itaipu.gov.br Sistema Métrico por Sibelly Strey A Origem do Sistema Métrico A Física, ciência que estuda os fenômenos naturais e suas causas, utiliza com freqüência as medidas e suas grandezas, ao estudar e/ou reproduzir experimentalmente um fenômeno natural. Logo, é de fundamental importância que elas sejam universais; porém, nem sempre foi assim. No final do século XVIII as unidades de medida eram definidas de Figura 12: Instrumenacordo com critérios estabelecidos intos de Medidas ternamente em cada país. Isso dificultava as transações comerciais e o intercâmbio científico entre as nações. Como exemplo podemos citar: a jarda, o pé e a polegada, que são unidades de medida de comprimento, definidas a partir de partes do corpo do rei de cada país. Nos dias atuais, essas unidades ainda são usadas nos países de língua inglesa, embora definidas por meio de padrões. Alguns cientistas do século XVII e XVIII propuseram, com maior rigor, unidades de medida que passaram a ser adotadas universalmente, idéia que foi reforçada pela assinatura do decreto de 7 de abril de 1795, constituindo-se em uma das mais significativas contribuições da Revolução Francesa. A implantação de um sistema foi cercada de muitas dificuldades, pois a população reagiu às mudanças dos seus costumes diários. Diante desse fato, Napoleão Bonaparte, imperador francês, assinou um decreto permitindo o uso das antigas unidades de medidas, mas, tornando obrigatório o ensino do Sistema Métrico nas escolas. Em 1840 foi implantado definitivamente o Sistema Métrico, tornando ilegal o uso de qualquer unidade que não fosse contemplada por esse sistema. Em 1875, realizava-se em Paris a célebre Convenção do Metro, 18 das principais nações compareceram. A partir de então, o uso do Sistema Métrico foi se espalhando gradualmente por todo mundo. Novas unidades para medir diferentes grandezas foram sendo incorporadas. Entretanto, a precisão dos padrões estabelecidos no século XIX não eram suficientes diante do grande desenvolvimento científico do século XX. Os cientistas perceberam a necessidade de uma reestruturação do Sistema Métrico e, em 1960, durante a 11º Conferência de Pesos e Medidas, também realizada em Paris, foi formulado um novo sistema, denominado Sistema Internacional de Unidades (SI)., Nesse novo Sistema, por exemplo, a massa passou a ser medida em quilogramas (Kg), a distância em metros (m) e o tempo em segundos (s). Fontes: Máximo, Antônio e Alvarenga, Beatriz: Curso de Física, vol. 1, editora scipione; www.wikipedia.org Isso quer dizer que o motor converte 25% da energia recebida em trabalho. b) a potência útil do motor, sabendo que cada ciclo dura 2,0s; W A potência útil do motor pode ser calculada por: P= t em que W é o trabalho realizado pelo motor em um ciclo e t é o tempo de duração do ciclo. W =∣Qq∣−∣Q f∣ , logo O trabalho é calculado por: ∣Qq∣−∣Q f∣ P= . Substituindo os valores numéricos, temos: t 5 2,0×10 −1,5×10 0,5×10 P=2,5×10 W = 2,0 2,0 ou P = 250 KW. c) o rendimento de um motor teórico (ideal), operando entre os mesmos reservatórios térmicos; 6 6 6 P= O rendimento de um motor teórico, operando entre os mesmos reservatórios térmicos, será: Tf 300 =1−0,4 r=1− substituindo os valor temos: r=1− 750 Tq logo: r=0,60 Isso significa que um motor teórico operando entre essas mesmas fontes térmicas chega a aproveitar 60% da energia fornecida a ela. Um pouco de humor... por Luiz Clement Fonte: tirinhasdogarfield.blogsport.com/ Notícias do Mundo Físico! por Naiara Yohanna Klein Cometa McNaught Em 7 de agosto de 2006 o astrônomo australiano, Robert McNaught, descobriu o cometa C/2006 P1 McNaught, durante uma busca por asteróides próximos à Terra, realizada pelo Observatório Siding Spring, na Austrália. O cometa à medida que se Figura 13: Cometa Mc- aproximava do Sol, tornou-se visíNaught ao passar em Pu- vel a olho nu no hemisfério Norte – cón, Chile a partir do dia 26 de dezembro. Alcançou sua menor distância em relação ao Sol, em 12 de janeiro de 2007, aproximadamente 25 milhões de quilômetros. Ao distanciar-se com celeridade do astro, seu brilho se intensificou até se tornar um dos cometas mais brilhantes dos últimos 40 anos, com alcance máximo em 18 de janeiro, podendo ser observado com facilidade a olho nu no hemisfério Sul. Conforme informações divulgadas pelo jornal Folha de São Paulo, ele foi seis vezes mais brilhante que o cometa HaleBopp, que fez sua última passagem em 1997, e cem vezes mais brilhante que o Halley, que decepcionou muita gente em sua aparição de 1986. Astrônomos se surpreenderam com sua claridade e com a curvatura de sua cauda, ocasionada devido à interferência entre a pressão de radiação solar e a gravidade que afetaram as partículas do cometa – cometas são basicamente grandes pedregulhos compostos de rocha e gelo, são tidos como restos do processo que levou à formação dos planetas, 4,5 bilhões de anos atrás. O Cometa superbrilhante tornou-se visível no Brasil dia 15 de janeiro e as pessoas puderam observá-lo logo após o pôr-do-sol, no oeste, e estando em boas circunstâncias, até mesmo durante o dia. Diversos satélites acompanharam o cometa – entre eles Soho e Stereo ambos da Nasa –, algumas instituições também acompanharam o evento no país. Em Minas Gerais, o Observatório Astronômico Frei Rosário, da Universidade Federal de Minas Gerais, esteve aberto a visitantes para a observação do cometa, McNaught, nos dias 16 e 20 de janeiro. Fontes: www.g1.globo.com; www.ufmg.br Tecnologia, o Prêmio Cidade do Rio de Janeiro de Ciência e Tecnologia e o Distinguished Scientist of the Greek Diaspora (em português, algo como Cientista Destacado da Diáspora Grega) são alguns exemplos. Além disso há um movimento no meio científico brasileiro para que seja aceita sua indicação para concorrer ao prêmio Nobel de Física. Foto: De Maria Aparecida Pádua – publicada na Ciência Hoje Online Fontes: Ciência Hoje Online; Notícias da SBF-Sociedade Brasileira de Física Desafios por Luiz Clement Resposta do desafio da edição anterior Quando uma pessoa estiver deitada, a pressão sangüínea é muito parecida em todas as partes de seu corpo. Já quando ela estiver de pé ou sentada, a pressão sangüínea no sistema circulatório varia ao longo do corpo. Essa variação ocorre devido a efeitos gravitacionais (da mesma forma como varia a pressão manométriFigura 15: Medindo a ca em uma coluna de água). Podepressão arterial mos perceber os efeitos dessa variação ao observarmos a saliência das veias na parte externa das mãos quando elas ficam abaixo do nível do coração e a diminuição da saliência quando levantamos as mãos acima do nível do coração. Assim sendo, é importante que a pressão sangüínea seja medida no braço da pessoa, próximo a altura do coração. Procedendo dessa maneira, obtém-se uma medida precisa da pressão sangüínea, não importando a altura da pessoa e/ou se ela está de pé ou sentada. Com isso, é possível comparar o valor da pressão sangüínea medido com os valores tabelados e considerados como valores normais da pressão sangüínea humana. Por essa razão os profissionais da saúde sempre medem a pressão sangüínea no braço, em uma altura ao nível do coração e não porque não seja possível medir a pressão sangüínea em outro ponto do corpo humano. Desafio Desta Edição Um cavalo muito estudioso, ao ler os Princípios Matemáticos da Filosofia Natural, de Isaac Newton, entrou em conflito cognitivo! Constantino Tsallis recebe Prêmio Elsevier Nascido na Grécia, Constantino Tsallis, naturalizou-se brasileiro em 1984 e hoje é uma das maiores autoridades em Ciências do mundo. Entre equações e análises sofisticadas, o físico brasileiro, ganhou Figura 14: Constantino prestígio e respeito entre pesquisaTsallis dores ao mexer com um dos pilares da Física, propondo uma nova expressão matemática para calcular casos complexos de entropia na mecânica estatística. Com isso se estabelece uma mecânica estatística não extensiva, que é uma generalização da mecânica estatística de Ludwig Boltzmann e Josiah Gilbs, conhecida no mundo científico como, "estatística de Tsallis". "Esta forma de entropia representa uma generalização da expressão matemática formulada no século XIX por Boltzmann e Gibbs. É uma nova maneira de abordar sistemas complexos na mecânica estatística", explica. Recebeu dia 02 de março o “Premio Elsevier� pelo conjunto da obra, em cerimônia realizada no auditório do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Instituto do Ministério de Ciência e Tecnologia. Contribuiu não apenas para o avanço no campo da Física, mas também da Biologia, Economia e até mesmo da Lingüística. Sua pesquisa está intimamente ligada ao cotidiano. Tsallis coleciona homenagens acumuladas ao longo de sua vida como pesquisador. O Prêmio México de Ciência e A Terceira Lei de Newton (ação e reação) está errada? Não deve ser o caso! Mas então, como podemos ajudar o cavalo a achar uma solução para a sua dúvida? Baseado em uma situação problema apresentada no GREF - www.if.usp.br/gref A Equipe Luiz Clement – Coordenação Geral Naiara Yohanna Klein – Edição Sugestões: lclement@joinville.udesc.br dfi6nyk@joinville.udesc.br Patrocínio das impressões Telefone: 3026 2917 / 3431 7303 Site: http://www.copiasuzin.com.br