A MENTE QUE SE ABRE A UMA NOVA IDEIA JAMAIS VOLTARÁ AO SEU TAMANHO ORIGINAL.
Albert Einstein

terça-feira, 30 de agosto de 2011

Arco - Íris um capricho da Natureza

::: ARCO-ÍRIS: CAPRICHO DA NATUREZA :::

Acabou de cair uma chuvinha rápida e rala, típica de um final de tarde de verão, com o Sol quase se pondo.
Abro a janela e não posso ver o Sol, que está às minhas costas, do outro lado do prédio. Mas dou de cara com um Arco-íris. Espetáculo gratuito. É sempre assim quando o Sol está às nossas costas e na frente temos uma "cortina" de gotículas de água na atmosfera.
Clique para ampliarIrresistivelmente e quase sem pensar, pego o celular e bato uma foto. Infelizmente o CCD*1 da câmera do celular não tem a qualidade necessária para reproduzir o que vejo com os olhos. Mas o resultado está aí ao lado. Algunsfótons*2 foram registrados e temos uma imagem que imita precariamente a natureza (clique nela para ver uma versão ampliada).


Toda vez que a luz passa de um meio para outro acontece o que chamamos em Física deRefração. Na Refração é comum acontecerem duas coisas com cada cor componente da luz visível (ou luz branca*3):
1) Mudar de direção, ou seja, sofrer desvio;
2) Mudar de velocidade, ou seja, viajar com rapidez diferente.
Os dois detalhes acima estão previstos pela Lei de Snell-Descartes*4 [ nar.sen(i) = nágua.sen(r) ] onde nar  nágua são os índices de refração absolutos do ar e da água (de valores aproximadamente 1,00 e 1,33, respectivamente) e que dependem da velocidade de propagação da luz em cada um dos meios (veja as equações nas caixas amarelas ao lado onde aparecem as velocidades da luz no ar var, na água vágua e no vácuo c). As grandezas i e rsão, respectivamente, os ângulos de incidência e de refração da luz.
Assim, quando a luz branca passa do ar para dentro de uma gota de água presente na atmosfera, está mudando de meio, ou seja, sofrendo Refração. A luz de cada cor sofre um desvio diferente e passa a ter uma velocidade também diferente na água. A cor mais veloz será o vermelho, que sofrerá desvio menor (menor valor de r). O violeta, na outra ponta do espectro, terá menor velocidade mas vai sofrer desvio maior (maior valor de r). Em outras palavras, as cores deixam de estar misturadas e aparecem individualmente. Parece mágica mas é Física pura. Quando as cores estavam juntas, tínhamos apenas a sensação de luminosidade típica da luz branca*3.
Normalmente, numa única Refração, a separação de cores é muito pequena para ser percebida. Mas na gota, a luz entra numa das faces, reflete-se na outra face e volta para dentro da gota até sair novamente pela face que entrou. Note que são duas refrações, uma na entrada e outra na saída da luz na gota. E a segunda Refração só reforça a separação de cores que já havia acontecido na primeira. É um capricho da natureza para evidenciar os componentes coloridos da luz branca!
Quando olhamos para o Arco-íris, nossos olhos são o vértice de um cone de luz cores distintas. O que vemos é a borda da base deste cone, formando um arco no céu. Assim, duas pessoas jamais podem ver o mesmo Arco-íris pois cada uma tem seu próprio cone de luz, com o vértice posicionado nos seus olhos. É claro que o Arco-íris de uma pessoa é um "clone" óptico do Arco-írisda outra. Mas, tecnicamente, são diferentes!


* 1 – CCD – Charge Coupled Device ou Dispositivo de Carga Acoplada. É uma matriz de sensores fotoelétricos, também chamados pixels, arranjados em linhas e colunas. No caso da foto acima (veja versão maior clicando na foto pequena), o CCD usado tem 640 pixels na horizontal por 480 pixels na vertical.
Observação: Cada sensor, ao ser atingido por um fóton (veja definição abaixo), libera um elétron. Este fenômeno físico é conhecido como Efeito Fotoelétrico e foi explicado de forma original por Albert Einstein (1879-1955) em 1905, 100 anos atrás, no ano mais produtivo da carreira científica deste grande físico.
* 2 – Fóton, de acordo com a Teoria Quântica da Luz, é cada pacotinho (ou partícula) de luz ao qual normalmente atribui-se a energia E dada por E = h.f (f é a freqüência da luz e h a constante de Planck). O CCD vai registrando cada fóton que chega na sua superfície, em cada elemento da matriz de sensores de pixels e, a partir de um processo de somatória (ou integração), forma uma imagem.
*3 – Luz branca é a luz composta por fótons de todas as faixas de freqüências visíveis, que vão do vermelho (~ 4,0.1014 Hz) ao violeta (~7,5.1014 Hz). Isaac Newton (1643 -1727) já sabia da composição da luz branca pois separou as faixas de cores usando um prisma triangular que produz duas refrações. Da mesma forma, Newton juntou as cores separadas e conseguiu recompor a luz branca. Esta descoberta faz parte da publicação Opticks (abril de 1704) que completou 300 anos em 2004.
* 4 - Willibrord Snell van Royen (1591 - 1626), físico e matemático holandês que descreveu a Refração de forma mais completa e pela primeira vez em 1621. Snell nunca publicou a sua teoria oficialmente. Ela apenas ficou registrada em seus manuscritos. René Descartes (1596 – 1650), físico e matemático francês que em 1637 publicou um trabalho no qual descreve a Refração da luz com a notação tal como hoje conhecemos. Apesar deste grande feito, Descartes é mais conhecido pela criação do Sistema Cartesiano de Coordenadas.

domingo, 28 de agosto de 2011

A Semana na Ciência


O robô que corre como homem

Cientistas desenvolvem máquina capaz de correr 

sobre duas pernas. Será o começo de uma era em que 

os humanos serão substituídos por soldados 

cibernéticos?

André Julião
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DESENGONÇADO
Mabel corre sobre duas pernas, mas ainda não se mantém de pé sozinho
Os robôs já falam, pegam objetos, jogam futebol, fazem atividades domésticas e de escritório. Mas, até hoje, eles não tinham a capacidade de replicar uma das façanhas mais características dos seres humanos: correr sobre duas pernas. Essa dificuldade agora é parte do passado. Cientistas revelaram o robô sem rodas mais rápido já criado. Ele é dotado de pernas com joelhos e pode alcançar 11 quilômetros por hora. É uma velocidade equivalente apenas à de uma pessoa trotando, mas o feito abre caminho para a criação de máquinas-soldados ou para resgates capazes de chegar a qualquer lugar que um ser humano puder.


“Queremos máquinas que possam, por exemplo, ajudar bombeiros. Elas poderiam entrar numa sala em chamas, subir escadas e desviar de objetos caídos”, disse à ISTOÉ Jessy Grizzle, um dos responsáveis pelo invento. O projeto é financiado em parte pela Darpa, agência de pesquisa das Forças Armadas americanas. Então o objetivo é criar robôs para matar? Sim e não. “O interesse da Darpa é no desenvolvimento tecnológico”, responde Grizzle. “Basta lembrar que eles desenvolveram carros que não precisam de motorista e agora o Google está testando a mesma tecnologia para o dia a dia”, diz. Outra criação famosa da agência é nada menos que a internet. 


O projeto, desenvolvido na Universidade de Michigan (EUA), foi batizado de Mabel, sigla em inglês para bípede antropomórfico com pernas elétricas. Mais do fazer soldados ou bombeiros cibernéticos, os pesquisadores querem usar robôs como plataformas científicas. “Estamos criando a ciência de locomoção sobre pernas em máquinas”, explica Grizzle. Outros usos podem ser exoesqueletos, capazes de fazer paraplégicos voltar a andar, ou dar a algumas pessoas habilidades super-humanas para correr e pular.
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"A parte mecânica dos robôs ficará pronta muito antes 
de a inteligência artificial servir como um cérebro"

Jessy Grizzle, responsável pelo projeto
O Mabel foi construído em 2008, mas novos algoritmos de computador criados agora deram a ele as condições para imitar a corrida humana. O corpo pesado, aliado a pernas leves e flexíveis, o deixa no ar por 40% do tempo de cada passo. Robôs anteriores tinham os dois “pés” fora do chão por um tempo quatro vezes menor. A diferença pode parecer pequena, mas é o que separa um passo robótico do nosso. Muito, porém, ainda precisa ser melhorado.


O robô ainda tem de estar atrelado a um tipo de braço, preso a um eixo central, para se manter de pé. Isso porque ele só se movimenta para a frente e para trás. O equivalente ao quadril no robô não se move para os lados. Portanto, ele não pode jogar o peso para a direita ou a esquerda a fim de se equilibrar, como fazemos o tempo todo. Junto com o pesquisador Jonathan Hurst, da Oregon State University, a equipe da Universidade de Michigan está construindo uma nova máquina que supera essa deficiência. “Ela poderá correr, pular, andar rápido e fazer tudo o que Mabel faz, sem precisar se apoiar em nada”, diz Grizzle.


Recentemente, IBM, Darpa e universidades americanas revelaram a criação de um chip que pode aprender, imitando a cognição humana. Outras máquinas estão se aproximando dos humanos, com feições, sentidos e outros atributos (leia quadro). Mas ainda falta muito para convivermos com robôs que possam ser confundidos com pessoas. “Minha aposta é que a parte mecânica ficará pronta muito antes de a inteligência artificial poder servir como um cérebro e dar total autonomia a eles”, diz Grizzle. “Nesse meio-tempo, poderemos controlá-los remotamente.” É o que temos para agora.
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Chantagem internacional

O Equador descobre uma fortuna em petróleo debaixo 

de uma das florestas mais ricas do planeta e faz 

proposta inusitada à comunidade internacional:se os 

países ricos pagarem, o oásis seguirá intocado

Larissa Veloso
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PARAÍSO
Turistas passeiam em canoa no Parque Nacional
Yasuní, um dos últimos biomas intocados pelo homem
Encontrar uma reserva de quase um bilhão de barris de petróleo é o sonho de qualquer nação. Mas, no caso do Equador, um campo descoberto em 2007 veio acompanhado de um grande obstáculo, uma vez que o recurso está debaixo de uma das florestas mais ricas em biodiversidade do mundo: o Parque Nacional Yasuní (leia quadro). Entre a decisão de explorar o campo Ishpingo Tambococha Tiputini (ITT), destruindo um dos últimos oásis ecológicos intocados pelo homem, ou perder US$ 7,2 bilhões em óleo cru, o país propõe uma terceira alternativa. E assim, pela primeira vez na história moderna, uma nação pode deixar de explorar um recurso natural altamente rentável em benefício da natureza. Mas só se a comunidade internacional pagar para isso.

Em 1989 o Parque Yasuní foi declarado pela Unesco como Reserva Mundial de Biosfera, uma região fundamental para a preservação do ecossistema terrestre. A proposta do Equador é manter a área intacta e ser recompensado por “abrir mão” da riqueza do petróleo em benefício da saúde do planeta. O preço dessa ação seria a metade do valor da reserva, ou US$ 3,6 bilhões, e o compromisso seria reafirmado a cada dois anos até 2024. Como primeiro passo, o país tenta, até o fim de dezembro, arrecadar US$ 100 milhões para viabilizar a iniciativa. Todo o recurso irá para um fundo que será gerido pelo Pnud (Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento).

Lançada em 2009, a proposta ganhou a simpatia de vários países, mas até o momento ainda faltam US$ 60 milhões. “Foram recebidas várias cartas de apoio da comunidade internacional, mas poucos deram suporte financeiro. A iniciativa vai ser lançada novamente no mês que vem na Assembleia das Nações Unidas e assim esperamos que mais recursos sejam obtidos”, revela a representante da Conservação Internacional no Equador, Veronica Arias. Para ela, a proposta é tão inovadora que muitos países estão esperando que surjam projetos semelhantes para então empenhar seu dinheiro.
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INTOCADOS
O parque Yasuní é o lar dos últimos grupos indígenas que
ainda vivem isolados, como os membros da tribo waorrani
Mas para um dos autores da proposta, o ex-ministro de Energia do Equador, Alberto Acosta, não há desculpas para a demora nas contribuições. “Quando se trata de proteger a vida, as respostas deveriam ser imediatas. Lamentavelmente, não é assim que as coisas acontecem hoje em dia. Os EUA e a Europa levantaram com uma velocidade incrível milhões de dólares e euros para salvar os banqueiros. Se não há a mesma agilidade para atender às demandas da pobreza e da fome, que dirá então para proteger o meio ambiente”, protesta.

Mesmo assim, ele não perde as esperanças. “De qualquer forma, a exploração do campo de ITT terá que ser aprovada pela Assembleia Nacional. E o órgão pode então convocar uma consulta popular. A população equatoriana ainda não se pronunciou sobre essa questão”, defende. O governo do país tem pouco mais de três meses para arrecadar o restante do dinheiro. Se conseguir, abrirá caminho para que outras nações sejam pagas para não explorar seus recursos. Se falhar, será mais uma prova de que o mundo ainda não está disposto a pagar o preço da sustentabilidade.
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Valeu, Steve

Ao se afastar da Apple, o maior visionário do século XXI 

deixa para trás um legado incomensurável. A 

humanidade agradece

Hélio Gomes
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“Sempre disse que, se um dia eu deixasse de corresponder às expectativas
como CEO, seria o primeiro a informá-los. Infelizmente, esse dia chegou”

Steve Jobs, em carta à equipe da Apple
Não dá para dizer que a notícia pegou o mundo de surpresa, mas a dureza dos fatos teve força semelhante à de um chute direto de Anderson Silva ao pé do ouvido. Na quarta-feira 24, Steven P. Jobs, 56 anos, renunciou ao cargo de diretor executivo da empresa que fundou na garagem de seus pais adotivos em 1976. A partir de agora, ele será presidente e membro do conselho, afastando-se do dia a dia da firma. Chega ao epílogo, portanto, o ciclo produtivo de um dos empreendedores mais odiados, copiados e endeusados da história.


Em seu comunicado de despedida, Jobs não citou seus já conhecidos problemas de saúde, mas é bem provável que aquilo que sua frágil aparência demonstra seja, infelizmente, verdade. Depois de enfrentar um câncer no pâncreas em 2003, o empresário fez um transplante de fígado em 2009. Desde então, encara curtos períodos de trabalho e licenças médicas cada vez mais longas. Sua última aparição pública – em junho, na apresentação do serviço iCloud – causou consternação.


Digerido o susto, tanto o mercado quanto os especialistas em tecnologia alternam momentos de especulação e reflexão. No dia seguinte ao anúncio da saída de Jobs, as ações da Apple – que há poucas semanas chegaram a ser as mais valiosas do mundo, superando as da petrolífera Exxon – caíram 5%. Pouca coisa quando se pensa que, há dez anos, cada papel que hoje vale US$ 376 era comprado por U$ 9.


Por sua vez, o mundo tech tenta prever como será a rotina da Apple na era pós-Jobs. A aposta que parece ser mais certeira é aquela que transforma o maior arquiteto digital do século XXI em uma espécie de guru ou mestre Jedi. Se não tem mais condições físicas de passar horas discutindo o desenho de um simples botão do próximo iPhone em uma reunião, ele pode empenhar seus preciosos minutos em debates filosóficos com seu chefe de design, por exemplo. Jobs montou um time que, assim como ele, aprende por osmose. Há quem diga que o staff atual da Apple é um dos maiores êxitos da carreira do empresário. E o sucesso do novo CEO Tim Cook, à frente do negócio nas últimas licenças médicas do chefe, é a prova irrefutável disso. Mais: sabe-se que muitos produtos e serviços desenvolvidos nos últimos tempos estão na fila para chegar ao mercado. É bem provável que o caminho para os próximos cinco anos já esteja cuidadosamente pavimentado.


Basta olhar para trás para saber que a promessa feita por Jobs em sua carta de despedida – “Os melhores e mais inovadores dias da Apple estão por vir” – não é balela. Como o quadro abaixo demonstra, os produtos lançados pela empresa, sobretudo na última década, redefiniram a comunicação, o entretenimento e a forma como a humanidade lida com o conhecimento. Um exemplo: o iPhone literalmente mudou o mundo ao fazer com que o telefone deixasse de ser um mero comunicador vocal para se transmutar em uma máquina praticamente sem limites.


Em um dos momentos mais marcantes de sua trajetória, o clássico discurso proferido aos formandos da Universidade de Stanford (EUA) em 2005, Steve Jobs resumiu os principais eventos de sua vida em 15 minutos. Sem receio, com a voz e o espírito firmes, falou sobre o momento em que decidiu largar a faculdade (Jobs nunca se formou), sobre a demissão da empresa que fundou e seu posterior retorno e, por fim, sobre sua primeira vitória na luta contra o câncer. “A única forma de realizar um grande trabalho é amar o que se faz. Como todos os assuntos do coração, você saberá quando encontrar esse amor. Continue procurando até achar”, disse o empresário, que acabara de completar 50 anos.


Lições como essa devem fazer parte da primeira biografia autorizada de Steve Jobs, que chega às lojas americanas em novembro. Escrita por Walter Isaacson – ex-editor da revista “Time”, ex-diretor executivo da rede CNN e biógrafo de gigantes como Albert Einstein e Benjamin Franklin –, a obra foi antecipada em alguns meses. A urgência tem suas razões.
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Assista ao vídeo com trechos do discurso de Steve Jobs na Universidade de Stanford, em 2005 :
Parte 01
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Parte 02
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Olha o Arco - Íris ai Gente...

::: ARCO-ÍRIS AO CAIR DA TARDE :::



Foto digital: Dulcidio Braz Jr
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Arco-íris fotografado ao cair da tarde de hoje. Clique na foto para ver versão
em alta resolução (1865 pixels X 700 pixels - 160 kb)

Acabo de assistir pela janela, ao vivo e em cores, a um belíssimo show gratuito da natureza: um arco-iris.
A janela do meu escritório dá para leste. Era fim de tarde, por volta das 18h, e o Sol estava se pondo, já bem perto do horizonte, a oeste. Havia acabado de chover e a umidade do ar era bastante perceptível. Ambiente perfeito para a formação do arco-íris.
Sempre que se forma um arco-íris, o Sol está às nossas costas e à nossa frente temos uma nuvem, uma verdadeira cortina de gotículas de água. Cada gota d'água funciona como um prisma, que refrata a luz, mas com uma pequena diferença. Para entender melhor como se forma o arco-íris, acompanhe o raciocínio a seguir.

:: A REFRAÇÃO E A SEPARAÇÃO DE CORES


Na refração, quando a luz passa de um meio material para outro, sofre desvio e muda de velocidade. Na faixa visível, a cor que sofre maior desvio é sempre o violeta que terá também sempre a menor velocidade. Ao contrário, na outra ponta do espectro, o vermelho terá maior velocidade mas sofrerá menor desvio.


 www.physik.uni-bayreuth.de
O desvio na refração é um fenômeno bem sutil, difícil de ser observado e medido. No entanto, num prisma o efeito fica bem evidente. Por que? É simples: num prisma acontecem duas refrações, uma na entrada e outra na saída. A segunda refração é um reforço da primeira, é um espécie de desvio sobre o desvio. Entendeu?
E é isso o que ocorre numa gota de água suspensa no ar. A luz solar branca(1), policromática, refrata na entrada e na saída da gota e a separação de cores fica bem evidente. Só que no prisma a luz entra numa face e sai na outra, do lado oposto. Na gota d'água a luz entra de um lado, reflete(2) na parede oposta e torna a sair pelo mesmo lado que entrou, exatamente do lado onde se encontra o olho do observador. Por isso o sol sempre está do lado oposto ao do arco-íris, às costas do observador.


:: A FORMA DE ARCO
Uma das coisas mais intrigantes é a forma de arco do arco-íris. Para entender como pode ser isso, veja o esquema abaixo.



Para simplificar, a figura mostra apenas os raios de luz vermelha e violeta, relativos aos extremos do espectro visível. Note que todas as gotas, de todas as alturas, dispersam a luz de todas as cores. No entanto, somentes as gotas mais altas conseguem enviar luz vermelha direto para o olho do observador. Ao contrário, a luz violeta provém de gotas mais baixas. Isso explica porque o vermelho fica por fora e o violeta por dentro, ou, em outras palavras, porque as cores do arco-íris sempre obedecem a uma ordem fixa (vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul claro, azul escuro, violeta).

Note que o olho do observador será o vértice de vários cones de luz de abertura variável entre 40o e 42o. O cone de maior abertura (42o) será o vermelho e o de menor abertura (40o) o violeta. As cores em arco no arco-íris nada mais são do que as bases dos diversos cones de luz dispersada pelas diversas gotas, do vermelho ao violeta.

:: CADA UM TEM O ARCO-ÍRIS QUE "MERECE"


Se duas pessoas estiverem vendo o arco-íris ao mesmo tempo, uma ao lado da outra, cada uma verá o seu próprio arco-íris, ou seja, o seu próprio cone de luz. É lógico que os dois arco-íris vistos pelas duas pessoas são semelhantes, indistinguíveis visualmente, mas são cones de luz diferentes, com vértices diferentes, cada qual posicionado nos olhos de cada observador.
Assim, cada um tem o arco-íris que "merece"!

:: OUTRA RESTRIÇÃO


Você já reparou que nunca se forma um arco-íris ao meio dia? Se o Sol estiver perto do horizonte, o cone de luz, de abertura em torno de 40o, estará bem visível, acima do horizonte. No entanto, quanto mais alto estiver o Sol, menor a porção da base do cone visível e, portanto, menor será o arco-íris. Se o Sol estiver mais alto do que 42o, toda base do cone estará abaixo do horizonte e não veremos arco-iris nenhum. Assim, só se formam arco-íris com o Sol abaixo de 42em relação ao horizonte. Isso restringe bastante os horários para que se formem arco-íris.



(1) A luz solar é dita branca, policromática, porque possui todas as cores do espectro visível. Embora seja comum fazermos a divisão em sete cores, do vermelho ao violeta, na verdade são infinitos tons e não apenas sete cores.
(2) Este é um fenômeno conhecido como Reflexão Interna Total e acontece quando um raio de luz tenta atravessar de um meio mais para outro menos refringente com ângulo de incidência maior do que o Ângulo Limite do dióptro.