Por Domiciano Corrêa Marques da Silva - Graduado em Física
Domiciano Corrêa nos mostra como podemos associar a física
que aprendemos na escola com aparelhos do cotidiano
Conforme o artigo de Corrêa “alma” das impressoras a jato o cilindro
de metal coberto com uma fina camada de material fotocondutor, que pode ser
eletricamente carregado. Primeiramente explicou que ao ligar uma copiadora, o
cilindro é carregado positivamente através de um fio que faz a retirada de
elétrons. A superfície do material que está em contato com o metal adquire uma
carga negativa e permanece carregada enquanto estiver no escuro. Se uma parte
for iluminada, ela perde a carga superficial, tornando-se eletricamente neutra
naquela área.
O autor explicou também que as copiadoras iluminam a página
a ser copiada com uma luz muito intensa. A imagem da página é projetada para a
superfície do cilindro por meio de um sistema de lentes. Assim, as partes mais
iluminadas perdem carga elétrica enquanto as partes menos iluminadas permanecem
carregadas com cargas negativas, conseguindo uma imagem eletrostática da
página.
Continuando a explicação sobre o processo de cópia, o
cilindro recebe uma fina camada de um pó também muito fino carregado
negativamente. Nas partes do cilindro que tiverem sido carregadas, o pó fino
fixa-se em razão das forças de atração elétrica. O pó é chamado de toner e
forma na superfície do cilindro uma imagem igual a que foi projetada inicialmente
pelo sistema de lentes.
Corrêa explica o ultimo passo: a transferência da imagem
para o papel. Isso é feito carregando o papel com cargas positivas antes que
ele entre em contato com o cilindro. Por fim, prensa-se o papel contra o
cilindro, fazendo com que o toner seja transferido para sua superfície. E, por
último, a fim de fixar o toner no papel, aquece-se o papel até a temperatura de
fusão do toner, quando novamente o papel é prensado por dois rolos metálicos.
Assim, a imagem fica permanente no papel.
Domiciano nos apresenta em seu texto informações
sobre a impressora, essa máquina na qual tem grande importância em nosso dia a
dia, de maneira direta e clara que ajuda a compreender facilmente o
funcionamento dela por meio da física.
O artigo publicado pelo Professor
Associado ao Departamento de Engenharia Mecânica da PUC (RJ) trata-se da física
nos Parques de Diversão, dando ênfase em como funcionam as montanhas russa.
Este artigo foi baseado nos artigos da Profa. Carole Escobar, publicado no “The
Physics Teacher”, de outubro de 1990 e o do Prof. Jearl Walker, publicado no
“Scientific American”, novembro de 1982.
Segundo o autor, o passeio começa com
o trem sendo puxadoaté o ponto mais alto do
brinquedo (que é o ponto de máxima energia potencial). Em seguida o trem é
trazido de volta ao chão e ao repouso. Considerando que o trem se comporta como
uma peça única, a velocidade máxima a ser alcançada, desconsiderando
atritos de toda a espécie, é
determinada pelo princípio de conservação da Energia Mecânica:
ΔEpotencial = ΔEcinetica
Se a velocidade no ponto mais alto (ho),
for Vo, teremos que a velocidade em um ponto (h) será dada por:
V(h)² = Vo² + 2g(ho-h)
Tudo isso levando em consideração
queo atrito aerodinâmico devido ao ar e
atrito ao longo dos trilhos reduzem um tanto tal valor.
O primeiro resultado interessante,
consequência da análise anterior, é que a velocidade de queda independe do
número de pessoas (isto é, da massa total) que estão no trem: tanto faz se o
trem estiver vazio ou não, o “prazer” do passeio será o mesmo.
Como
mostrado na Figura abaixo, a inclinação da pista é variável. Inicialmente ela é
zero (no ponto 1), cresce até o seu valor máximo, que determina o ângulo
efetivo da pista (ponto 2), tornando a decrescer até o ponto de mínimo (ponto
3). Por exemplo,se o trem está no alto da primeira colina (ponto 1 da figura
2). A velocidade (horizontal) do trem é mínima e a aceleração promovida pela
queda do primeiro carro é ainda pequena, pois a inclinação local da pista é
ainda pequena ( 1θ ≈0).
A
aceleração será máxima quando todo o trem estiver na região central, indicada
pela posição 2 da figura. A inclinação ali
é a da própria pista. Eventualmente, o primeiro carro atinge a região do ponto
3, de máxima velocidade e aceleração nula (isto é, 3θ ≈0 e a 0 ≈ ).
Você
concordará certamente que em um “certo” instante, os carros estarão igualmente
distribuídos ao longo da pista, no entorno do ponto 4, metade para cada lado
(ou seja, alguns começando a subir e os demais terminando de descer). A
aceleração ali será nula e a velocidade máxima. À medida que mais carros
começam a subir a colina, a velocidade do trem começa a diminuir, alcançando
sua menor velocidade no topo da mesma. Sem as perdas por atrito, o trem seria
capaz de subir qualquer número de colinas de mesmo tamanho (altura) que a
colina inicial. Como isto não é o caso, a solução é fazer com que as colinas
seguintes sejam todas menores. Considerando que nos pontos mais altos das
colinas, a velocidade é quase nula, poderemos estimar as perdas por atrito no
trecho pela diferença de cotas entre os dois pontos, que é proporcional à
diferença de Energia Potencial. Como as velocidades são muito pequenas, nestes
pontos temos:
Em
suma, podemos considerar que há dois tipos de projetos: pista rápida, sem
subidas após a primeira mas cheia de curvas e quedas rápidas ou pista lenta,
com subidas e descidas sucessivas, que tendem a reduzir a velocidade média.
Sempre uma troca entre as energias cinética e potencial. Cinética das
RotaçõesPela Primeira Lei de Newton, um
objeto manterá seu estado de repouso ou de movimento uniforme em uma linha
reta, se não estiver submetido à ação de forças externas não equilibradas. Como
corolário (consequência), precisamos de uma força para mudar a velocidade, seja
em módulo (isto é, em valor), seja na sua direção (lembre-se que a velocidade é
um vetor). Considerando novamente a Figura 3, podemos indicar que no ponto 4, o
vetor velocidade é horizontal, enquanto que no ponto 5, na subida da pista, a
velocidade é ascendente:
Houve
assim uma alteração de velocidade (bem, pelo menos na direção, se
desconsiderarmos a diferença de cota e o atrito). A força necessária para que
isto ocorra é transmitida pela pista. Imaginando
uma curva, teremos que considerar a força centrípeta:
Naturalmente,
para uma pista reta, o raio de curvatura é infinito, como sabemos, e com isto,
a reação da pista é exatamente igual ao peso do trem (e passageiros). O mesmo
conceito se aplica ao loop da montanha russa. Veja:
Como
pode ser visto, a força aplicada pela pista no alto é nula mas o carro não cai,
como sabemos. Pelo equilíbrio de forças, podemos escrever que:
Qual
será a menor velocidade na entrada do loop para que o trem consiga completá-lo,
isto é, para que ele não caia lá do alto? Vamos pensar na conservação de
energia (desprezando atritos) para facilitar. No ponto de entrada do loop, de
velocidade Vb, temos que a energia cinética associada vale:
Assim,
De
posse desta nova informação, poderemos calcular a força da pista sobre o trem.
Embaixo, temos pelo equilíbrio das forças que:
Como
a tensão provocada pela pista é maior que o peso, a força líquida resultante
aponta para o centro do loop e o movimento circular se inicia. No ponto médio
do loop, a tensão da pista e a aceleração centrípeta são horizontais, onde
o Princípio da conservação de energia entre o ponto mais baixo do loop (de
velocidade Vb) e o ponto de altura R foi utilizado. Substituindo os valores,
obtemos que no ponto de cota h = R, a tensão da pista vale:
T =
3 mg
Do alto
a velocidade do trem é pequena (baixa energia cinética). Ela aponta para baixo,
na mesma direção do peso (ao contrário do que acontece embaixo).
Para evitar que o trem caia, há dois conjuntos de rodas, uma superior e a outra
inferior.
Como
foi visto, a tensão na parte de entrada no loop é muito elevada, da ordem de 6 vezes
o peso (cada passageiro irá sofrer esta força mas a pista deverá estar
preparada para esta solicitação). No tocante aos passageiros, esta é uma força
muito elevada, que causa desconforto (se considerarmos o atrito, este valor irá
diminuir mas mesmo assim, é uma força muito grande). Por outro lado, por
segurança, o projeto é feito de forma que a velocidade no alto é maior que a
calculada, o que só faz aumentar a força sobre os passageiros.
A
solução foi usar um outro tipo de curva, não mais circular. A solução mais
comum é
uma
pista como a mostrada abaixo (helicoidal) que tem um raio de curvatura menor no
alto que na base, o que reduz todas as velocidades (mas não ao ponto de reduzir
as sensações, claro) e reduz as forças sobre os passageiros, o que foi ótimo.
O dados do artigo a seguir pode ser encontrados no livro de John C. Zimmerman entitulado como "Holocaust Denial: Demographics, Testimonies and Ideologies"
De acordo com Green o agente causador da morte nos campos de concentração de Auschwitz e Birkenau, foi um tal de "Zyklon B" que é um agente extremamente tóxico composto de HCN(ácido cianidrico), Cl(Cloro) e N(nitrogênio)
Em 1994 um estudo no Instituto de Pesquisa Forense de Cracóvia,publicado no jornal Z Zagadnien Sqdowych z. XXX, 1994, 17-27,comprova a presença de HCN nas paredes dos campos de concentração de Auschwitz e Birkenau.
"Numa campanha muito difundida para negar a existência de campos de extermínio com câmaras de gás os "revisionistas" recentemente começaram a usar os resultados de exames de fragmentos de ruínas dos ex-crematórios. Esses resultados (Leuchter, Rudolf) alegadamente provam que materiais sob examinação não tinha estado em contato com cianeto, diferentemente de fragmentos da parede dos locais de despiolhamento nos quais os revisionistas descobriram consideráveis porções de compostos de cianeto. Pesquisa sistemática, envolvendo os melhores métodos analíticos sensíveis, empreendido pelo Instituto confirmaram a presença dos compostos de cianeto em todos os tipos de ruínas de câmaras de gás, até mesmo no porão do Bloco 11 em Auschwitz, onde primeiramente, gaseamentos experimentais de vítimas por meios de Zyklon-B teriam sido realizados. A análise de controle de amostra, tiradas de outros lugares (especialmente de alojamentos) renderam de modo inequívoco resultados negativos. Por causa da interpretação vários experimentos em laboratório foram feitos."
Duas firmas alemãs, Tesch/Stabenow e Degesch, produziram o gás Zyklon B depois de elas terem adquirido a patente da Farben. Tesch fornecia duas toneladas por mês, e
Degesch três quartos de uma tonelada. As firmas que produziam o gás já tinham experiência extensiva em fumigação.
"Em suma, esta indústria usava gases muito potentes para exterminar roedores e insetos em espaços fechados; que ela agor devesse ter se envolvido em uma operação
para matar os judeus às centenas de milhares não é um mero acidente." (Hilberg, Commandant, 567)
Como ele funciona no nosso organismo?
O zyklon 8 é um gás extremamente venenoso que interfere nas nossas células pulmonares,o cianeto impede que as células produzam ATP,porque ele de certa forma ''cega'' umas das proteínas envolvidas no processo de transporte de elétrons,o Citocromo C Oxidase.
Infelizmente,
no dia 27 de janeiro 2013, lembranças já há muito amortecidas, vieram a queimar
novamente. No último domingo do mês, 241 jovens morreram de maneira brutal como
já havia acontecido nas câmaras de extermínio comandadas por Adolf Hitler.
Como funcionavam as câmaras de gás na 2ª Guerra Mundial?
A forma mais
eficaz que Adolf Hitler encontrou de executar milhões de pessoas foram as câmaras
de gás. Elas funcionavam da seguinte forma: alguns oficiais da SS (“polícia
militar” de Hitler) chamavam os prisioneiros para tomar um banho e colocar
roupas limpas. Junto com o banho era liberado pela ventilação, o gás mortal –
Gás cianídrico (conhecido na época como Zyklon B.). A morte era “lenta” e
dolorosa, demorava alguns minutos e antes do óbito por asfixia celular,
ocorriam crises convulsivas, sangramento e perda das funções
fisiológicas. Após trinta minutos, com todos na câmara, já mortos, os oficiais
sugavam o gás para a retirada dos corpos, que no começo eram enterrados, mas
depois para evitar acusações de crimes de guerra, os corpos começaram a ser
queimados.
Porém, as câmaras de gás não foram as primeiras formas
utilizadas para realizar o extermínio. Anteriormente a elas, os prisioneiros
eram trancados em caçambas de caminhões e o monóxido de carbono eliminado pelo
escapamento era jogado dentro dela. Mas, conforme a quantidade de prisioneiros
aumentava as caçambas ficaram pequenas. Logo a técnica foi passada para salas
trancadas que comportavam em média 800 pessoas, e dali não demorou muito para o
monóxido de carbono ser substituído por gás cianídrico, mais barato e
eficiente. A primeira utilização do gás cianídrico foi em 1941 em prisioneiros
russos.
O
que ocorreu em Santa Maria?
Por volta das 2h da manhã do dia 27 de janeiro
de 2013 após o lançamento de um sinalizador por parte do vocalista da banda
Gurizada Fandangueiro, iniciou-se um incêndio que rapidamente se espalhou
graças ao material altamente inflamável e de má qualidade utilizado no
revestimento acústico da boate Kiss. Essa espuma ao entrar em contato com o
fogo liberou HCN e CO o que causou asfixia celular naqueles que não conseguiram
sair pela única porta existente no local. A espuma foi encontrada em
aproximadamente um terço da boate, mais do que suficiente para transformar a
pequena casa noturna em uma grande câmara de gás de forma não intencional. Existem
materiais resistentes ao fogo para esse tipo de revestimento, porém seu valor é
muito mais elevado do que o utilizado para revestir a boate.
Como
acontece a morte pelo gás cianeto?
Tanto os jovens quanto os prisioneiros
morreram por asfixia celular, uma característica marcante da morte por cianeto.
O
cianeto rigorosamente puro é estável, diferentemente dos comercializados. A
espuma de poliuretana utilizada como isolante sonoro na boate Kiss, é composta
por uma estrutura de isocianato. Esta quando é aquecida libera cianeto, que em
contato com o vapor de água transforma-se em ácido cianídrico. Foi exatamente
isso que ocorreu a boate em Santa Maria, através de um incêndio ocasionado pela
utilização de um sinalizador para efeitos pirotécnicos.
A
intoxicação por gás cianeto pode ocorrer tanto pela inalação e ingestão, como
via cutânea (pela pele). Além de ele ser inodoro e incolor, fazendo com que seja
ainda mais perigoso. Sua alta toxicidade se deve ao fato dele se ligar as
moléculas de ferro presentes nas hemoglobinas, bloqueando então a cadeia de
transporte de oxigênio e gerando uma parada de respiração interna: “É como se
as células estivessem com falta de ar. Existe o oxigênio, mas elas não
conseguem usar”, explica o farmacologista Daniel Junqueira Dorta, professor do
departamento de química da USP de Ribeirão Preto e vice-presidente da Sociedade
Brasileira de Toxicologia. Portanto, ao invés de transportar oxigênio para o
tecido, as hemácias passam a transportar o ácido cianídrico, desta forma matando
as pessoas expostas por sufocamento.
E
por CO?
O nosso
organismo após inalar a fumaça tóxica de monóxido de carbono (gás gerado na
queima de substâncias orgânicas) tenta combater a fumaça que neste momento já
esta dentro do pulmão, ao fazer isso, ela acaba por romper o tecido pulmonar,
fazendo com que onde deveria entrar o ar, tenha sangue. “Nesses casos, as
pessoas ficam com as extremidades arroxeadas por causa da falta de oxigenação”
afirma Dorta. Podemos simplificar sua ação desta forma:
Na tragédia
da boate Kiss os dois aconteceram ao mesmo tempo, fazendo com que as pessoas
que não saíram em aproximadamente 4 minutos, não tivessem chances de
sobreviver. Já na segunda guerra mundial nos campos de concentração, as vítimas
do extermínio morreram de forma mais lenta, e não tiveram a possibilidade de
lutar pela sua vida.
Relacionando
essas duas tragédias, podemos citar o fato de que, no holocausto, as vítimas
morriam de forma premeditada e muito bem elaborada, já na boate Kiss, graças a
pouca infraestrutura e uma série de pequenos falhas e descuidos, levaram de
maneira não intencional ao mesmo fim que milhões de pessoas tiveram nas câmaras
de gás.
ILHA, Flavio
– Laudos sobre mortes em santa maria
comprovam asfixia por cianeto <http://oglobo.globo.com/pais/laudos-sobre-mortes-em-santa-maria-comprovam-asfixia-por-cianeto-7689560>
Na resenha de hoje falaremos sobre o artigo de Marshall brain, que é o fundador do HowStuffWorks (EUA) e Bacharel em Engenharia Elétrica pelo Rensselaer Polytechnic Institute e mestre em Ciência da Computação pela Universidade da Carolina do Norte,sobre tipos de fita e polarização de gravação. Abaixo temos a imgem de um controle de um toca-fitas moderno para diferentes tipos de polarização e gravação. E essa imagem foi utilizada pelo autor, que mesmo com as palavras em inglês conseguimos entender com o decorrer do artigo. No segundo parágrafo o autor escreve sobre os tipos de formato das fitas e aqui são eles: tipo 0 - esta é a fita original de óxido férrico. É muito raro vê-la nos dias de hoje; tipo 1 - esta é uma fita padrão de óxido férrico, também chamada de "polarização normal de gravação"; tipo 2 - esta é uma fita de "cromo" ou CrO2. As partículas de óxido férrico são misturadas com dióxido de cromo; tipo 4 - esta é uma fita de "metal". Partículas metálicas em vez de partículas de óxido férrico são usadas nesta fita. No terceiro parágrafo o artigo se torna mais escrito, sem muitas definições rápidas, e nele, o autor explica que a qualidade sonora é melhor de acordo com a mudança de tipo, sendo o de metal com a melhor qualidade mas lembra que um toca-fitas precisa de uma configuração especial para fitas de metal. Logo após o autor volta a falar sobre o controle de um toca-fitas, explicando ao leitor que o toca-fitas pode ser adaptado para que tenha uma melhor qualidade de som. O autor começa a falar sobre o segundo tema,polarização de gravação, dando primeiro a definição: é um sinal especial que é aplicado durante a gravação. Após isso começa a explicar parte a parte sobre o que é a polarização, ele diz que os primeiros gravadores simplesmente aplicavam o sinal de áudio no eletroímã o cabeçote, lembrando que isso apesar de funcionar, causava distorções em sons de baixa frequência. Ele fala sobre os primeiros gravadores e volta a definição de polarização e assim conclui o texto, dizendo que essa polarização 'move' o sinal gravado na "porção linear" da curva de magnetização da fita e que esse movimento significa que a fita reproduz o som gravado de forma mais fiel.
O autor americano utilizou um modelo rápido e fácil para que o leitor entenda o assunto rapidamente, porém não podemos dizer se ele utilizou palavras fáceis pois este é um artigo traduzido. Porém sabemos da qualidade do artigo devido às graduações do autor. De Marshall, Brain. Polarização, disponivel em <http://eletronicos.hsw.uol.com.br/cassete3.htm>.
O artigo
desenvolvido por Maria da Conceição destaca a importância da energia elétrica
no desenvolvimento das sociedades humanas e nas suas relações. De modo
resumido, é apresentada a trajetória que levou à compreensão da eletricidade e
à sua utilização na descoberta de novos elementos químicos, bem como a
contribuição dos estudos do fenômeno elétrico para uma maior aproximação entre
a química e a física.
Energia é
definida como a capacidade que os objetos ou sistemas têm de realizar trabalho
ou o que se deve fornecer/retirar de um sistema material para transformá-lo ou
deslocá-lo. A manifestação da energia pode ocorrer em diversos fenômenos
levando-a a assumir variados significados como: calor, luz, trabalho, movimento etc.
Das mais
variadas formas apresentadas, calor e eletricidade foram de grande importância
para o desenvolvimento técnico - cientifico ao longo dos tempos.
A sociedade
moderna só existe a partir da eletricidade, que é responsável pela iluminação,
aquecimento, comunicação etc.
No século
17, impulsionados pela construção de aparelhos que ficaram conhecidos como
máquinas ou geradores eletrostáticos, as quais foram utilizadas para gerar
cargas elétricas na forma de centelhas, permitindo a utilização deste tipo de
eletricidade em diversos experimentos.
Em 1729,
Stephen Gray descobriu o importante fenômeno da condução elétrica e distinguiu
os corpos condutores de eletricidade e os não-condutores ou isolantes.
No mesmo
século surgiu a proposta do físico francês Charles François de divisão da
eletricidade em dois tipos: resinosa e vítrea. Objetos contendo eletricidade
resinosa eram atraídos por objetos com eletricidade vítrea e vice versa. E objetos com mesmo tipo elétrico eram
repelidos.
Em meados do
século 18 As centelhas elétricas passaram a ser usadas para produzir reações
químicas. Este recurso foi utilizado, por exemplo, na síntese da água realizada
pelo químico inglês Henry Cavendish; através da combinação dos gases hidrogênio
e oxigênio após a passagem da centelha na mistura de reação
Muitas tentativas
passaram a ser feitas para justificar a formação de compostos
químicos,incluindo a interação entre cargas positivas e negativas, e elas
seriam responsáveis pelas combinações químicas e foram chamadas de forças de afinidade.
O químico Jöns Jacob Berzelius
propôs uma teoria elétrica para as reações químicas de acordo com os átomos de
cada elemento que possui uma carga elétrica e polaridade definida, e
classificou os elementos de acordo com sua polaridade e ordem crescente de
carga. Segundo Berzelius, a combinação química consistia na atração das cargas
opostas e na neutralização da eletricidade com a liberação de calor entre os
polos opostos.
Átomos com um mesmo tipo
de carga elétrica não podiam se combinar e, portanto, não seria possível a
existência de moléculas diatômicas homonucleares (H2, O2, N2, Cl2), no século
19 esta teoria eletroquímica constituiu a base teórica do sistema dualístico
proposto por Berzelius, e influenciou a produção científica da química.
As pesquisas propostas
por Berzelius para produzir transformações químicas ajudaram o químico e Faraday
a encontrar relações de proporcionalidade entre a quantidade de matéria decomposta e a quantidade de eletricidade utilizada, colaborando a diversos
estudos envolvendo a eletricidade.
Faraday estabeleceu uma
nova nomenclatura para os pólos opostos presentes no sistema eletrolítico (anodo e catodo) e propôs o grau de
afinidade química de dois elementos (Ben-saude-Vincent e Stengers). Estes estudos
se constituíram de grande importância para o desenvolvimento da eletroquímica, colaborando
com a ideia de que as reações químicas eram resultantes de fenômenos elétricos.
No século 19, a
investigação da natureza intima da matéria se intensificou cada vez
mais, contribuindo para
estabilização da teoria atômica e a descoberta das partículas subatômicas.
A eletricidade e o
magnetismo foram de grande valorização para o desenvolvimento da física,
estabelecendo uma maior aproximação com a química e o grande avanço da ciência.
