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

sábado, 30 de junho de 2012

A caminho do Tudo XX

A REVOLUÇÃO CIENTÍFICA

Raspa do tacho : Newton e o “novo” método científico.


Puts vamos comemorar, já chegamos no post número XX. Esse é especial. Vamos lá...

Newton pode realmente ter misturado razão e magia, mas ele foi também um gigante da nova era cientifica ou a figura principal deste tema que hoje se finda: a Revolução cientifica. Depois de Newton a ciência chegou a maioridade se emancipando da filosofia e se transformando em uma disciplina de cunho investigativo de pleno direito. Os que procuravam a verdade não mais precisavam de um punhado de homens instruídos ou da autoridade de um punhado de livro poeirentos, em vez disso, era só olhar a natureza, conduzida por meio de medições diretas e analise matemática. Essa estratégia, inaugurada por Galileu e firmemente estabelecida por Newton, é agora dada a nós mortais e chamada de método científico.
Com o trabalho de Galileu e Newton a ciência atingiu a maioridade. Galileu o primeiro a perceber o enorme poder da matemática na descrição da natureza, é reconhecido como pai da física moderna.

Galileu e Newton completaram o primeiro grande avanço na procura por uma teoria unificada da física. Eles tinham ligado o céu à terra.


Percurso do cometa Halley

Durante o dois séculos que se seguiram à publicação dos Principia de Newton, a visão mecânica do mundo predominou. Os cientistas ativamente aplicaram as leis de Newton a problemas de astronomia, física e engenharia com sucesso espetacular. Halley por exemplo ficou famoso ao usar as leis de Newton para calcular a órbita de um cometa e prever sua volta 76 anos depois, vida eterna a ele.


Mas, contudo, todavia e entretanto a mecânica parecia não explicar tudo, em especial a natureza das forças elétrica e magnética, ainda um mistério. E agora mister M?
Como já se sabia desde Tales de Mileto, certas pedras negras tinham o poder de atrair metais como o ferro; os gregos chamavam essas pedras de magnetos devido a região de Magnésia na Ásia menor, onde normalmente eram encontradas. Eles também sabiam que atritando uma resida fóssil chamada âmbar com certos materiais, fazia com que eles atraíssem objetos leves como papel e pedacinhos de fenos.
Na idade média se descobriu que se um magneto leve for suspenso de modo a ficar livre para girar ele se alinha na direção norte-sul; nascia a bússola dos marinheiros.


William Gilbert foi um gigante no primeiro passo que deu, ele escreveu um tratado De Magnete e afirmou corretamente que a terra era um magneto natural; ele também forjou a palavra eletricidade a partir da palavra grega para o âmbar, elektron.
Entretanto as tentativas de Gilbert de ligar o magnetismo a eletricidade falharam. Como Kepler ele procurava uma ligação entre o magnetismo e o movimento dos planetas em torno do Sol. Bem era plausível, ele sabia que a Terra possuía um campo magnético e hoje sabemos que o Sol e outros planetas também. Com o trabalho de Newton ficou claro que a gravidade e não o magnetismo governava o movimento dos planetas.

Depois de Gilbert se passaram 200 anos sem progresso no domínio da eletricidade e do magnetismo. Os passos dados foram lentos, tanto a eletricidade como o magnetismo eram vistos como fenômenos intrigantes, porém não importantes. Por muito tempo as ferramentas para estudá-los simplesmente não existiam e ai entra o nosso próximo objetivo, estudar esta sutil conexão em...a caminho do tudoAté a próxima sexta com o próximo desafio : a procura do santo Graal

TIRINHA DO DIA

quarta-feira, 27 de junho de 2012

Reflexão Luminosa II

Campo visual de um espelho plano

Um espelho tem um campo visual restrito para um dado observador. O campo visual é a região do espaço dentro do qual todos os objetos nela situados serão vistos. Objetos fora dessa região não são observados. O campo visual depende do tamanho do espelho, da distância do observador ao espelho e da localização do espelho em relação ao observador.

Os motoristas se referem muitas vezes a um ponto cego. Isto é, uma região na qual eles não têm acesso nem pela observação direta, nem através dos espelhos do carro. Muitos acidentes são provocados porque o motorista muda de faixa achando que não existe nenhum veículo ali. No entanto, em alguns casos, ele não vê o veículo do lado porque o outro veículo estava no ponto cego.

A razão da existência do campo visual é que os raios luminosos provenientes dos objetos devem ser refletidos pelo espelho e devem chegar até o olho humano. Consideremos um ponto próximo de um espelho. Ele será acessível ao observador (na figura representada pelo olho do mesmo) se os raios luminosos refletidos atingirem o olho.

Para determinarmos o campo visual consideremos a imagem do olho no espelho. A partir da imagem do olho tracemos duas retas as quais interceptarão o espelho pelas duas extremidades. A região do espaço compreendida entre as duas retas e o espelho é o campo visual do mesmo.
Note-se que o campo visual depende da posição do observador em relação ao espelho e das dimensões do mesmo.

Translações e rotações de um espelho plano

Quando fazemos uma translação de um espelho plano (isto é, o afastamos ou o aproximamos mantendo-o paralelo ao original) verificamos que a forma da imagem é preservada. No entanto, a distância da imagem do espelho se altera no mesmo valor da distância de aproximação ou afastamento do espelho.
Assim, se um espelho se deslocar de um valor d (uma distância d) a imagem se deslocará em relação ao espelho, pelo mesmo valor d.

O deslocamento da imagem em relação ao observador será de 2d.
Se um objeto se aproximar (ou afastar) correndo em direção a um espelho com velocidade v sua imagem também se aproximará (ou afastará) do espelho com velocidade v (mas com sentido contrário). Portanto, a velocidade da imagem em relação ao objeto será 2 v.


No cotidiano

1. Reflexão em superfícies polidas

Uma bandeja nova de aço inoxidável ou a pintura reluzente de um carro refletem como se fossem espelhos.

2. Reflexão numa superfície calde de um lago

A superfície plana de um lago reflete o que se encontra na sua margem.

3. Espelhos para simular espaços amplo

O uso de espelhos em ambientes pequenos é explorado para dar a sensação de ampliação do espaço.

4. Periscópio




É comum ver em filmes que mostram submarinos o uso de periscópios para observar o que se passa acima do nível da água. Basicamente o periscópio funciona por reflexão.
periscópio

5. Imagens à janela

Numa sala com janelas de vidro liso pode-se observar reflexões durante o dia e durante a noite. À noite, a reflexão é mais nítida. Observe e discuta o fenômeno.

domingo, 24 de junho de 2012

Reflexão Luminosa I

As leis e os tipos de reflexão luminosa

reflexão da luz é um dos fenômenos ópticos mais importantes do nosso cotidiano: graças a ela conseguimos enxergar tudo o que nos rodeia.
O mecanismo que descreve esse fenômeno é bem simples. Uma fonte de luz emite raios luminosos que incidem nos objetos que estão a sua volta. Após incidirem nos objetos, esses raios voltam ao meio de onde vieram e assim chegam aos nossos olhos.

Dependendo do objeto, a luz que é refletida chega com maior ou menor intensidade, pois ela pode ser mais ou menos absorvida. Os objetos de superfície clara apresentam uma maior reflexão da luz, enquanto os de superfície escura têm maior absorção.


As leis da reflexão

A reflexão, assim como muitos outros fenômenos físicos, obedece a duas leis. Antes de enunciá-las, é necessário que entendamos o fenômeno da reflexão luminosa.

Considere um raio de luz que se propaga em um meio físico. Quando esse raio incidir na superfície que o separa de um meio diferente, diremos que sofreu uma reflexão se ele voltar ao meio de origem. Observe a figura abaixo.
Sabendo o que é o fenômeno da reflexão, vamos enunciar suas leis. A primeira delas é:

É uma lei clara e de fácil compreensão: se um raio incide em um plano geométrico, após a sua reflexão, ele deverá obrigatoriamente estar no mesmo plano geométrico.

A segunda lei da reflexão está enunciada no quadro abaixo:


Para entendê-la, vamos explicar o que são os ângulos de incidência e osângulos de reflexão. No ponto em que a luz incidir na superfície de separação dos dois meios, devemos levantar uma reta. Essa reta é chamada de reta normal, e o ângulo que faz com a superfícies é de 90 graus. Feita a sua construção, surgirão dois ângulos. Um ângulo entre o raio incidente e a reta normal, conhecido como ângulo de incidência, e outro entre a reta normal e o raio refletido, conhecido como ângulo de reflexão.

A segunda lei diz que esses ângulos são sempre iguais. A figura abaixo deixará essa explicação mais clara.

Onde i e r são respectivamente os ângulos de incidência e reflexão.



Reflexão regular, difusão e absorção luminosa

A reflexão regular ocorre quando, após incidir em uma superfície, um feixe de luz reflete de maneira regular. Esse tipo de reflexão ocorre nos espelhos, superfícies polidas e na superfície da água quando essa não se agita, como, por exemplo, na superfície de um lago em um local sem vento.


A difusão luminosa ocorre quando a luz incide sobre uma superfície rugosa, como ocorre com a maioria dos objetos que nos cercam. Ao incidir sobre esses objetos, a luz volta ao meio de origem difundindo-se, ou seja, ela se espalha. Uma conseqüência importantíssima dessa reflexão é o fato de que, graças a ela, é possível enxergar os objetos, as pessoas, enfim, o mundo a nossa volta.


Na figura acima vemos uma representação da reflexão difusa. O que pode vir a nossa mente é que ela viola a segunda lei da reflexão. Mas isso não é verdade: como a superfície é irregular, os raios de luz incidem em pontos de diferente geometria da superfície de separação. Com isso, cada raio de luz terá um ângulo de incidência diferente, com o seu ângulo de reflexão correspondente.

Existem algumas superfícies que não refletem e nem difundem a luz totalmente. Pelo contrário, elas absorvem a maior parte da luz. É o que se chama de absorção luminosa. Essas superfícies têm como característica a cor escura, sendo as de cor preta as que apresentam a maior taxa de absorção.

Também é importante assinalar que as superfícies que mais facilmente absoverm a luz são as que a melhor transformam energia luminosa em energia térmica. É por isso que se aconselha o uso de roupas claras nos dias quentes, já que as de cor escura esquentarão bem mais.

ESPELHO PLANO 

Qualquer superfície lisa e plana que reflita especularmente a luz. 

Características da imagem em um espelho plano: 

a) Imagem virtual – Forma-se atrás do espelho, na interseção dos prolongamentos dos raios refletidos. 


b) Imagem de um objeto extenso – Tem o mesmo tamanho do objeto e é simétrica dele em relação ao espelho: invertem-se os lados esquerdo e direito. A distância da imagem ao espelho é igual à distância do objeto ao espelho.






Introdução a Óptica Geométrica

Tipos de fonte luminosa e de meios de propagação

Quando observamos os fenômenos físicos, notamos que muitos deles podem ser descritos geometricamente. A geometria, que como sabemos é um ramo da matemática, torna-se uma valiosa ferramenta através da qual os físicos traduzem as observações que fazem da natureza em uma linguagem adequada à análise dos fenômenos.
É assim com a astronomia e suas órbitas elípticas e com a mecânica e seus vetores. Também é assim no estudo das propriedades e comportamentos da luz, no ramo da física que chamamos de óptica geométrica.

O principal personagem do mundo da óptica é o raio de luz, que possui uma propriedade que facilita muito a interpretação geométrica de seu comportamento: eles se propagam em linha reta.



Raio de luz

Na verdade o raio de luz é uma abstração, uma figura teórica a partir do qual estudamos os feixes de ondas eletromagnéticas que constituem a luz, os mesmos que podemos ver emitidos de qualquer lanterna.



A lanterna, o sol e até mesmo os vagalumes são fontes primárias de luz, ou seja, corpos que geram luz a partir de alguma transformação físico-química que ocorre neles mesmos. Há também os corpos que não possuem luz própria mas são capazes de refletir a luz gerada por outros corpos. Estes corpos são chamados de fontes de luz secundárias. A lua cheia iluminando a noite é o exemplo mais comum de uma fonte de luz secundária.


Meios de propagação

Uma vez que a fonte de luz emitiu um feixe luminoso, ele passa a se propagar à velocidade de 300.000 Km/s no vácuo. Só que a luz também se propaga por outros meios que não o vácuo. Esses outros meios de propagação da luz são classificados de acordo com o modo como interagem com o feixe de raios de luz que incide sobre eles.

Com base nisso, os meios de propagação da luz podem ser transparentes,translúcidos ou opacos.



Meio de propagação transparente

Transparentes são os meios de propagação que se deixam atravessar pelos raios de luz sem afetar a ordenação de seus feixes. O ar atmosférico é transparente e, por isto, invisível, já que a luz o atravessa quase como se ele não existisse (note-se o quase: a rigor, o único meio totalmente transparente é o vácuo, mas para todos os efeitos práticos podemos estender a definição para outros meios cujas interações com a luz sejam pequenas demais para ser percebidas a olho nu).

A figura que segue mostra um feixe de raios de luz atravessando um meio de propagação transparente.
Meio de propagação translúcido
Os meios translúcidos também se deixam atravessar pelos raios de luz, mas, ao contrário do que ocorre nos meios transparentes, esta passagem não se dá sem interações nas quais o meio afeta a orientação dos raios, fazendo com que objetos vistos através de meios translúcidos pareçam deformados.

A figura abaixo representa o comportamento dos raios de luz através dos corpos translúcidos:
Meio de propagação opaco
Meios opacos são impermeáveis à luz, o que significa que estes meios bloqueiam os raios luminosos, que não conseguem atravessá-lo. Nesse caso, não é possível a um observador ver objetos através dele, conforme a figura:


Princípios de óptica geométrica

Além de sua interação com os meios de propagação, o comportamento dos raios de luz é definido pelos princípios da óptica geométrica.

O primeiro princípio é o da propagação retilínea dos raios de luz, já comentado. Um raio de luz se propaga em linha reta em meios de propagação homogêneos. Em outras palavras: a luz se propaga em linha reta quando as características do meio não variam.

Quando o meio é heterogêneo ou a luz passa bruscamente de um meio para outro pode ocorrer o fenômeno da refração dos raios de luz, situação em que o feixe luminoso se desvia do seu curso original por conta de variações no meio.

O segundo princípio da óptica geométrica é o da reversibilidade na trajetória da luz. A trajetória de um raio de luz continua a mesma quando seu sentido de propagação é invertido, como mostrado na próxima figura:

Por fim, o terceiro princípio da óptica geométrica nos diz que os raios de luz são interpenetráveis ou independentes. Ou seja, quando dois feixes de luz se cruzam, cada um segue seu caminho sem ser afetado pelo outro.


A óptica geométrica explica o comportamento da luz de um modo tão exato que precisamos lembrar que a geometria é uma abstração matemática, enquanto a luz é real. Mais que isso: a luz é nossa principal fonte de percepção da realidade.

Eclipse

A palavra eclipse significa sumir. O eclipse lunar ocorre quando a lua some na sombra da terra. Um eclipse só pode ocorrer quando Sol, Lua e Terra estão alinhados. A animação abaixo nos mostra o eclipse da lua.


 

Eclipse Lunar ocorre quando a lua entra na sombra da Terra. 


Eclipse Solar ocorre quando o Sol some para um observador na Terra devido a Lua se encontrar entre o Sol e a Terra. O eclipse lunar ocorre apenas em noites de lua cheia. Já o Solar, que pode ser total ou parcial, ocorre na lua nova.


Eclipse solar

Aquelas regiões do planeta que estiverem dentro do cone de sombra da lua verão um eclipse total do sol. Dá pra ver as estrelas e a iluminação pública acende. Dura em torno de 10 minutos (parece pouco tempo, mas lembre-se que um orgasmo dura apenas alguns segundos) mas é um espetáculo inesquecível. Veja abaixo algumas imagens de eclipses totais:
Outras regiões estarão no cone de penumbra da lua e verão um eclipse parcial do sol. A lua ocultará apenas uma parte do sol e o céu não ficará totalmente escuro. Como o cone de penumbra é muito maior que o cone de sombra, eclipses solares parciais são mais comuns. Veja abaixo algumas imagens de eclipses solares parciais:
Alunos me perguntam com frequência por que os eclipses não ocorrem todos os meses, já que a lua orbita a terra e leva aproximadamente 28 dias para completar uma translação ao redor da terra.
A resposta é simples: o plano da órbita da lua ao redor da terra é inclinado em relação ao plano da órbita da terra ao redor do sol, havendo portanto, épocas favoráveis aos eclipses e épocas não favoráveis. O esquema abaixo fala por si só:

Eclipse lunar

O eclipse lunar ocorre quando a Lua entra no cone de sombra da Terra. Ocorre com maior frequência que os eclipses solares.

 Câmara Escura


Outra aplicação do princípio da propagação retilínea da luz. As primeiras máquinas fotográficas eram praticamente idênticas a essas câmaras e até as máquinas mais modernas ainda utilizam o mesmo princípio. A luz de um objeto atravessa o orifício de uma câmara para formar a imagem na parede oposta ao do orifício. A imagem é invertida e podemos calcular seu tamanho apenas utilizando semelhanças de triângulos.



o — tamanho do objeto.
a — distância do objeto a câmara.
b — profundidade da câmara.
i — tamanho da imagem.





A semana na Ciência

Stephen Hawking: “Não importa quanto a vida possa ser ruim, sempre existe algo que você pode fazer, e triunfar”

No debate sobre a morte digna, o físico defende a poderosa vontade de viver

FELIPE PONTES
Stephen Hawking (Foto: Sarah Lee/AP)

Não posso dizer que ter a doença foi uma sorte, mas hoje sou mais feliz que antes do diagnóstico"
STEPHEN HAWKING, FÍSICO CUJOS MOVIMENTOS DO CORPO SÃO LIMITADOS POR UMA DOENÇA DEGENERATIVA HÁ CINCO DÉCADAS
Quando era um estudante de 21 anos, Stephen Hawking descobriu que sofria de esclerose lateral amiotrófica, doença degenerativa que mata as células nervosas responsáveis pelo controle da musculatura. Na previsão dos médicos, ele teria alguns meses de vida, nos quais assistiria o corpo fugir progressivamente de seu controle. Contra fortes evidências, apostou na vida – e se tornou protagonista de uma história fantástica. Aos 70 anos, já se casou duas vezes, teve três filhos e três netos, experimentou a gravidade zero num voo sub-orbital, acrescentou dados novos à teoria da relatividade de Einstein e popularizou a ciência ao escrever livros como Uma breve história do tempo (1988) e O universo numa casca de noz (2001). “Não posso dizer que a doença foi uma sorte, mas hoje sou mais feliz do que era antes do diagnóstico”, afirma, em entrevista a ÉPOCA.
ÉPOCA - O senhor de considera uma pessoa de sorte, apesar de sua condição física. Por quê?Stephen Hawking – Eu não tenho muita coisa boa para dizer da minha doença, mas ela me ensinou a não ter pena de mim mesmo e a seguir em frente com o que eu ainda pudesse fazer. Estou mais feliz hoje do que quando era saudável. Tenho a sorte de trabalhar com Física teórica, uma das poucas áreas em que a minha deficiência não atrapalha muito.
ÉPOCA - O senhor acha que viveu até hoje uma vida boa? Por quê?
Hawking –
 Quando minha doença foi diagnosticada, nem eu nem meus médicos esperavam que eu viveria mais 45 anos. Acho que meu trabalho científico me ajudou a seguir adiante. Na primeira hora, eu fiquei deprimido. Mas a doença avançou mais devagar do que eu esperava. Comecei a aproveitar a vida sem olhar para trás. Minha doença raramente atrapalhou meu trabalho. Isso porque tive sorte de encontrar a Física teórica, uma profissão em que minha doença quase não atrapalha. Faço meu trabalho dentro da minha cabeça. Na maioria das profissões, teria sido muito difícil.
ÉPOCA – Depois do diagnóstico, o senhor pensou em abandonar a própria vida?
Hawking –
 Eu acho que as pessoas têm o direito de encerrar a própria vida, se quiserem. Mas eu acho que seria um grande erro. Não importa quanto a vida possa ser ruim, sempre existe algo que você pode fazer, e triunfar. Enquanto há vida, há esperança.
ÉPOCA – O senhor teme a morte? Por quê?
Hawking –
 Medo de morrer eu não sinto, se é essa a pergunta, mas também não tenho pressa. Tem muita coisa que eu quero fazer antes. 
ÉPOCA – O que o senhor ainda espera da vida?
Hawking – 
Todos nós vivemos com a perspectiva de morrer no fim. Comigo é exatamente igual, a diferença é que eu esperava a morte bem mais cedo. Mais ainda estou aqui. Antes de morrer, espero nos ajudar a entender o universo. 

A nova guerra dos tablets

Microsoft lança aparelho com capa que vira teclado e se junta a 

concorrentes para combater a supremacia da Apple e seu iPad

Juliana Tiraboschi
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NO ESCURO
CEO da Microsoft, Steve Ballmer, apresenta o novo aparelho,
mas não revela os preços nem diz quando chegará ao mercado
Em 2006, a Microsoft deu um grande e arriscado passo ao lançar o Zune, um aparelho reprodutor de músicas e vídeos concebido para destronar o iPod da Apple. Só conseguiu provocar bocejos na concorrência, e o aparelho foi descontinuado em março de 2011. Golpe duro para uma empresa acostumada a liderar os mercados de sistemas operacionais para computadores e navegadores de internet. Quatro anos depois, a Microsoft fez as pazes com o sucesso ao lançar o Kinect, sensor de movimentos que dispensa controles para ser usado junto com o game Xbox. Agora, a empresa anuncia seu primeiro tablet, o Surface. Desta vez, armou-se para incomodar bem mais os executivos da Apple, produtora do iPad, no mercado desde janeiro de 2010.

Seus trunfos são se apresentar como um misto de tablet e PC, ser equipado com capa que vira teclado, ter porta USB e ser compatível com softwares já populares. Ele vai competir tanto com o iPad e similares (leia quadro) quanto com os ultrabooks, os primos mais leves, finos e baratos dos notebooks. Segundo Steven Sinofsky, presidente para a divisão de Windows da Microsoft, a versão mais simples do Surface deve se comparar em preço aos tablets com capacidade de processamento parecida, enquanto o modelo mais parrudo deve chegar com um valor próximo do dos ultrabooks. Especialistas apostam em algo entre US$ 400 e US$ 500 para o primeiro e de US$ 900 a US$ 1.000 para o segundo.

“Mais importante do que ser o primeiro é ter um produto de qualidade, e o Kinect é um exemplo do potencial da Microsoft”, compara Rafael Lamardo, professor de tecnologia da informação da pós-graduação da Faculdade Getulio Vargas. Outros analistas são menos otimistas quanto ao atraso da companhia. “Acho que a Microsoft demorou porque não entendia as nuances do mercado de tablets”, diz o canadense Zeus Kerravala, consultor de negócios em tecnologia da informação. Para ele, é um erro tentar unir conceitos diferentes em um só aparelho. “Tablets funcionam por toque e são ótimos para apresentações, enquanto laptops são baseados em teclados e mouses e usados para criar conteúdo. Esse tipo de híbrido nunca foi bem-sucedido”, afirma. Outro ponto negativo é que o Surface começará com uma base de aplicativos bem menor do que o tablet da Apple.

Apesar de o Surface abrir espaço para que a empresa ofereça soluções mais completas – com hardware e software – a seus clientes, o lançamento deixou claro que faz parte da estratégia da Microsoft provocar estragos na Apple, para purgar um pouco a derrota do Zune. Segundo Kerravala, há poucas chances de isso acontecer. “O Surface pode ameaçar os aparelhos baseados no sistema operacional Android. Para ajudar nisso, ele terá mais potência e uma bateria com duração maior do que a do tablet da Apple, e o teclado pode ser um atrativo para alguns”, diz. Os números de mercado servem de incentivo e esperança para a Microsoft. A fatia da Apple na venda de tablets caiu de 68,2% no quarto trimestre de 2010 para 57,6% no mesmo período de 2011, enquanto a dos aparelhos com Android (do Google) cresceram de 29% para 39,1%, segundo a Strategy Analytics. No mundo da tecnologia, sempre vence o melhor. Só falta descobrir quem será.
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