Os Egípcios e as 24h do dia

A relação da humanidade com a medição do tempo começou antes do surgimento da primeira palavra escrita. É por isso que é um desafio hoje investigar a origem de muitas unidades de medida de tempo.

No entanto, algumas unidades de medida de tempo derivadas de fenômenos astronômicos são bastante fáceis de se explicar — e provavelmente foram observadas independentemente por muitas culturas diferentes ao redor do mundo.

Por exemplo, medir quanto tempo dura um dia ou um ano se baseia nos movimentos aparentes do Sol em relação à Terra, enquanto a medição dos meses deriva das fases da Lua.

No entanto, existem algumas medições de tempo que não estão claramente relacionadas a nenhum fenômeno astronômico. Dois exemplos são a semana e a hora.​

Uma das tradições escritas mais antigas, os textos hieroglíficos egípcios, nos oferecem uma nova perspectiva sobre a origem da hora. Ela teria se originado na região que abrange o norte da África e o Oriente Médio — e foi adotada na Europa antes de se espalhar pelo mundo na era moderna.

O TEMPO NO ANTIGO EGITO

Os Textos da Pirâmide, redigidos antes de 2400 a.C., são os primeiros escritos do Antigo Egito. Eles incluem a palavra wnwt (pronuncia-se "wenut") — e um hieróglifo de uma estrela associado a ela. Deduz-se, portanto, que wnwt se refere à noite.

Para entender por que a palavra wnwt é traduzida como "hora", é preciso viajar no tempo para a cidade de Assiute em 2000 a. C. Lá, o interior das tampas retangulares de madeira dos caixões, às vezes, eram decorados com uma tábua astronômica.​

Essa tábua continha colunas representando períodos de 10 dias do ano. O calendário civil egípcio tinha 12 meses, cada um com três "semanas" de 10 dias, seguidos por cinco dias de festivais.

Em cada coluna, são listados 12 nomes de estrelas, formando 12 linhas. A tábua inteira representa mudanças no céu estelar ao longo de um ano inteiro, semelhante a um mapa astronômico moderno.

Essas 12 estrelas são a primeira divisão sistemática da noite em 12 áreas temporais, cada uma regida por uma estrela. No entanto, a palavra wnwt nunca é associada a essas tábuas astronômicas dos caixões.

Só no ano 1210 a.C., no Império Novo — o período do Antigo Egito entre os séculos 16 e 11 a.C. —, que a relação entre o número de linhas e a palavra wnwt se tornou explícita.

INSTRUÇÕES ASTRONÔMICAS​

Um templo, o Osireion, em Abidos, contém uma grande variedade de informações astronômicas, incluindo instruções sobre como fazer um relógio de Sol e um texto que descreve os movimentos das estrelas. Também tem uma tábua estelar tipo a dos caixões em que todas as 12 linhas são rotuladas, de forma única, com a palavra wnwt.

No Império Novo, havia 12 wnwt noturnos e também 12 wnwt diurnos, ambos eram claramente medidas de tempo. A ideia da hora está quase em sua forma moderna, se não fosse por duas coisas.

Em primeiro lugar, embora houvesse 12 horas do dia e 12 horas da noite, elas sempre eram expressas separadamente, nunca juntas como um dia de 24 horas.

O dia era medido usando sombras projetadas pelo Sol, enquanto as horas da noite eram medidas sobretudo pelas estrelas. Isso só podia ser feito enquanto o Sol e as estrelas estivessem visíveis, respectivamente, e havia dois períodos por volta do nascer e do pôr do Sol que não continham horas.

Em segundo lugar, o wnwt do Império Novo e a nossa hora moderna diferem em duração.

Relógios de Sol e relógios de água mostram muito claramente que a duração do wnwt variava ao longo do ano — com longas horas noturnas em torno do solstício de inverno, e longas horas diurnas em torno do solstício de verão.

Para responder à pergunta de onde vem o número 12 ou 24, precisamos descobrir por que 12 estrelas foram escolhidas em um período de 10 dias.

Sem dúvida, essa escolha é a verdadeira origem da hora. Será que 12 era apenas um número conveniente? Talvez, mas a origem das tábuas astronômicas dos caixões sugere outra possibilidade.

ESTRELAS REFERENCIAIS

Os antigos egípcios escolheram usar a estrela brilhante Sirius como modelo e selecionaram outras estrelas com base em sua semelhança comportamental com Sirius.

O ponto-chave parece ser que as estrelas que eles usaram como referência para marcação do tempo desapareceram por 70 dias do ano, assim como Sirius, embora as outras estrelas não fossem tão brilhantes.

Segundo o texto estelar de Osireion, a cada 10 dias uma estrela parecida com Sirius desaparece e outra reaparece, ao longo do ano.

Dependendo da época do ano, entre 10 e 14 dessas estrelas são visíveis a cada noite. Registrá-las em intervalos de 10 dias ao longo do ano resulta em uma tabela muito parecida com a tábua estelar do caixão.

Por volta do ano 2000 a.C., a representação tornou-se mais esquemática do que precisa (para nosso entendimento) — e surgiu uma tabela com 12 linhas, dando origem às tábuas em caixões que podemos ver em museus do Egito e outros lugares.

Portanto, é possível que a escolha do 12 como o número de horas da noite — e, por fim, 24 como o total de horas do meio-dia ao meio-dia seguinte — esteja relacionada à escolha de uma semana de 10 dias.

E assim, a hora moderna tem sua origem em uma confluência de decisões que aconteceram há mais de 4 mil anos.

*Robert Cockcroft é professor-associado de física e astronomia; e Sarah Symons é professora de ciências interdisciplinares, ambos na Universidade McMaster, no Canadá. 

Fonte: Robert Cockcroft e Sarah Symons

​https://www.bbc.com/portuguese/articles/c3g41xzy0lvo

Existe vida fora da Terra?

A figura representa os espectros de luz do exoplaneta K2-18b detectados recentemente pelo telescópio James Webb. Tal exoplaneta, localizado a 120 anos-luz, tem 8,6 vezes a massa da Terra e gira em torno de uma estrela anã fria, na constelação de Leão.

O espectro revelou a abundância de metano e dióxido de carbono na atmosfera do K2-18b. A detecção dessas moléculas e a escassez de amônia são consistentes com a presença de um oceano sob uma atmosfera rica em hidrogênio. 

No entanto, o dado mais intrigante do espectro são sinais da molécula de sulfeto de dimetila (DMS), que ainda requer validação adicional. Tal molécula geralmente se apresenta na forma de gás malcheiroso e é formado pela ação de enzimas presentes em seres vivos, sobretudo microrganismos. Aqui na terra o sulfeto de dimetila é produzido principalmente pelo fitoplâncton marinho e desempenha papel fundamental no ciclo do enxofre oceânico. Ainda é necessário a confirmação da presença de  sulfeto de dimetila no exoplaneta estudado pelo James Webb. E mesmo que confirmado ainda não poderemos afirmar que há vida no exoplaneta. Porém, o K2-18b parece atualmente o candidato mais forte para abrigar vida extraterrestre.

Referências 

Madhusudhan, N., Sarkar, S., Constantinou, S., Holmberg, M., Piette, A., & Moses, J. I. (2023). Carbon-bearing Molecules in a Possible Hycean Atmosphere. arXiv preprint arXiv:2309.05566.

https://arxiv.org/abs/2309.05566

https://esawebb.org/images/weic2321b/

https://www.nasa.gov/goddard/2023/webb-discovers-methane-carbon-dioxide-in-atmosphere-of-k2-18b

Hideki Yukawa

O Prémio Nobel de Física 1949 foi atribuído a Hideki Yukawa "pela sua previsão da existência de mésons com base no trabalho teórico sobre forças nucleares"

Hideki Yukawa nasceu em Tóquio, Japão, a 23 de janeiro de 1907, o terceiro filho de Takuji Ogawa, que mais tarde se tornou professor de Geologia na Universidade de Kyoto. O futuro laureado foi criado em Quioto e graduado na universidade local em 1929. Desde então, ele tem estado envolvido em investigações em física teórica, especialmente na teoria das partículas elementares.

Entre 1932 e 1939 foi professor na Universidade de Quioto e professor assistente na Universidade de Osaka. Yukawa ganhou o D. Licenciatura em 1938 e a partir do ano seguinte foi, e ainda é, professor de Física Teórica na Universidade de Quioto. Enquanto estava na Universidade de Osaka, em 1935, ele publicou um artigo intitulado "Sobre a Interação de Partículas Elementares. Eu. ” (Proc. Físicos. - Matemática. Soc. Japão, 17, p. 48), na qual ele propôs uma nova teoria de campo das forças nucleares e previu a existência do méson. Encorajado pela descoberta pelos físicos americanos de um tipo de méson nos raios cósmicos, em 1937, dedicou-se ao desenvolvimento da teoria do méson, com base na sua ideia original. Desde 1947 que trabalha principalmente na teoria geral das partículas elementares em conexão com o conceito de campo "não local".

Yukawa foi convidado como Professor Visitante para o Instituto de Estudos Avançados em Princeton, EUA, em 1948, e desde julho de 1949 é professor visitante na Universidade de Columbia, Nova Iorque.

As sociedades eruditas da sua terra natal reconheceram a sua habilidade e ele é um membro da Academia do Japão, da Sociedade de Física e do Conselho de Ciências do Japão, e é Professor Emérito da Universidade de Osaka. Como diretor do Instituto de Pesquisa de Física Fundamental da Universidade de Kyoto, tem o seu escritório no Yukawa Hall, que tem o seu nome. Ele também é um Associado Estrangeiro da American National Academy of Sciences e um membro da American Physical Society.

O Prêmio Imperial da Academia do Japão foi entregue a Yukawa em 1940; ele recebeu a Decoração de Mérito Cultural em 1943, e o prémio coroado, o Prémio Nobel de Física, em 1949.

Um grande número de artigos científicos foram publicados por ele e muitos livros, incluindo Introduction to Quantum Mechanics (1946) e Introduction to theory of Elementary Particles (1948), ambos em japonês, vieram da sua caneta. Ele editou uma revista em inglês, Progress of Theoretical Physics, desde 1946.

Um doutorado honorário da Universidade de Paris e membros honorários da Royal Society de Edimburgo, da Academia Indiana de Ciências, da Academia Internacional de Filosofia e Ciências, e da Pontifícia Academia Scientiarum marcaram o reconhecimento que ele ganhou nos círculos científicos mundiais.

Uma honra cívica foi-lhe concedida quando foi criado Cidadão Honorário da Cidade de Quioto, Japão.

Em 1932 casou-se, e ele e a sua esposa Sumiko têm dois filhos, Harumi e Takaaki.

Hideki Yukawa morreu em 8 de setembro de 1981.

Crédito: Nobelprize

Viagem na Eletricidade

 Episódio 17 - Ohm faz a Lei

Kleber Bastos

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A Primavera chegou, teremos mais fótons para iluminar o dia

Hoje, dia 23 de setembro, iniciou-se a primavera de 2023 no hemisfério sul. Às 03:50 ocorreu o equinócio, momento em que a duração do dia é exatamente igual à da noite. Devido à inclinação do eixo da Terra (em 23°26'), existe diferença na duração do dia e da noite na maior parte do ano. Porém, em dois dias (equinócio de outono e equinócio da primavera) os raios solares incidem perpendicularmente na linha do equador (e nos paralelos geográficos) e o dia e a noite têm exatamente 12 horas.

Seja  𝘽𝙀𝙈-𝙑𝙄𝙉𝘿𝘼 𝙋𝙍𝙄𝙈𝘼𝙑𝙀𝙍𝘼!!! 🌼🍂🌻 

No sul as noites se tornarão progressivamente mais curtas (no norte, mais longas), até atingir sua mínima duração no solstício de verão (solstício de inverno no norte), que este ano ocorrerá em 22 de dezembro.

O eixo de rotação da Terra é inclinado em 23,5º em relação à sua trajetória em torno do Sol e essa inclinação se mantém ao longo do ano de acordo com o princípio da física denominado conservação do momento angular.

 A inclinação do eixo da Terra e o seu movimento de translação (em volta do Sol) irão fazer gradativamente com que cada dia fique mais longo (em relação à noite) até às 00:27 do dia 22 de dezembro. Nessa data teremos o dia mais longo do ano no hemisfério sul, estaremos no solstício de verão .

Fonte: Paulo Leme 

A bomba atômica

 

O núcleo de um átomo é formado por dois tipos de partículas firmemente unidos: os prótons e os nêutrons. A energia que mantém unidas essas partículas é chamada de nuclear ou atômica. Quando a energia nuclear é liberada, ela se transforma em outras formas, como calor e luz. A energia nuclear pode ser liberada pelos processos de fissão nuclear e fusão nuclear. 

FISSÃO NUCLEAR -  é quando o núcleo de um átomo se divide em dois ou mais. Ocorre com a colisão de um nêutron. Também são liberados nêutrons adicionais que podem iniciar uma reação em cadeia. O processo de fissão libera enorme quantidade de energia. Urânio e plutônio são os elementos mais comumente usados ​​para as reações de fissão.

FUSÃO NUCLEAR  - é quando dois ou mais núcleos atômicos se unem. A massa do núcleo produzido é menor que a soma das massas dos núcleos iniciais. Essa massa perdida é transformada em muita energia. É a fusão nuclear que produz a energia do Sol e das estrelas - ver encurtador.com.br/bdwEZ  .As bombas atômicas de Hiroshima e Nagasaki usaram fissão nuclear. Após a II Guerra Mundial, foi construída a bomba de hidrogênio (Bomba H). A bomba H, de fusão nuclear, tem consequências muito mais devastadoras do que uma bomba de fissão. A bomba de fusão usa uma bomba de fissão como gatilho e pode ter potência mil vezes maior do que as de Hiroshima e Nagasaki.

Há uma frase frequentemente atribuída a Albert Einstein: "Eu não sei com que armas a III Guerra Mundial será travada, mas a IV Guerra Mundial será travada com paus e pedras". É incerto se Einstein disse tal frase, mas é certo que as mais de 12.000 ogivas nucleares existentes, se usadas em uma III Guerra Mundial, tem potencial extremamente devastador para o nosso planeta e sua civilização.

O campo magnético 🧲 Terrestre

O campo magnético da Terra, conhecido como magnetosfera, é gerado pelo movimento de metais líquidos no núcleo externo do nosso planeta. Esse campo estende-se desde o núcleo até o espaço ao redor da Terra.

Esse campo magnético é muito importante, pois desvia as partículas carregadas emitidas pelo Sol, formando o chamado vento solar. Essas partículas carregadas seriam prejudiciais para a vida na Terra se não fossem desviadas pela magnetosfera.

Sem o campo magnético protetor, estaríamos expostos a radiações perigosas, impactos no clima, diminuição da pressão atmosférica e perturbações nas comunicações e sistemas eletrônicos. O campo magnético é essencial para nossa sobrevivência e para a manutenção de um ambiente seguro e estável na Terra

Além disso, o campo magnético também está envolvido na formação das auroras polares. Quando as partículas carregadas do vento solar interagem com a atmosfera terrestre próximo aos polos, ocorrem belíssimos fenômenos luminosos chamados auroras boreais (no hemisfério norte) e auroras austrais (no hemisfério sul).

É incrível pensar que temos um campo magnético invisível nos protegendo e criando fenômenos visuais deslumbrantes no céu! 

#astronomia #auroraboreal

de que são feitas todas as coisas?

Essa é uma das principais perguntas sobre o universo, e até agora a resposta para ela é quase perfeita. Tudo que nos rodeia, desde as coisas mais pequenas até as enormes, é composto por dezessete peças.

Essas dezessete peças interagem e se combinam entre si, dando forma ao mundo tal como conhecemos. Os cientistas chamam esse conjunto de partículas e interações de modelo padrão. Mas até dez anos atrás, uma peça-chave desse modelo só existia em teoria.

O famoso Bóson de Higgs, que alguns chamam de partícula de Deus, foi uma verdadeira revolução na física moderna. Isso aconteceu quando a sua existência foi comprovada no mundo real, confirmando a melhor explicação que temos até agora sobre o funcionamento do universo.

Para compreender o Bóson de Higgs, temos que viajar até o mundo quântico, ou seja, de partículas menores que o átomo. Há cerca de um século, pensávamos que tudo era formado por átomos e que esses átomos eram compostos de um núcleo de prótons e nêutrons, ao redor dos quais os elétrons orbitavam, e que não havia nada menor do que isso. No entanto, isso mudou com a chegada do modelo padrão, uma teoria que diz que existem partículas ainda menores e indivisíveis.

Elas se agrupam em duas grandes famílias: os quarks e os leptons. Os quarks se unem para formar os prótons e nêutrons, que compõem o núcleo de um átomo, enquanto os leptons incluem os elétrons que orbitam ao redor do núcleo do átomo.

A outra grande família de partículas é a dos bósons, que transportam as forças responsáveis por fazer as partículas interagirem. Podemos imaginar os férmions como peças de lego espalhadas pelo chão. Os bósons  transmitem o conjunto de forças que influenciam essas peças e permitem que elas se juntem umas às outras. As infinitas combinações possíveis entre Férmions e Bósons podem formar desde uma bola de gude até um poderoso sol que queima a milhões de graus.

Assim, ficamos sabendo do que a matéria é composta e o que permite que ela assuma diversas formas. Mas havia ainda uma pergunta importante que perturbava os cientistas: todos os objetos têm massa, mas de onde vem a massa que forma a matéria? É aqui que aparece o grande protagonista dessa história.

A resposta é que o nosso universo está permeado por um campo invisível. Um dos primeiros a descrever esse campo foi o físico britânico Peter Hangs, por isso ele leva seu nome. O bóson de Higgs, que é  apenas uma perturbação desse campo.

Quando uma partícula viaja pelo campo de Higgs, vão impregnando-se de massa. Podemos imaginar isso como uma cereja caindo dentro de um milkshake cremoso, onde a cereja vai sendo untada com o creme e ganhando massa. Nesse caso, o creme é o campo de rigs e a cereja é a partícula que vai ganhando massa à medida que se afunda no milkshake.

Por anos, esse mecanismo também era apenas uma teoria. Os cálculos indicavam que o bóson de Higgs era peças-chave para que todo o modelo padrão funcionasse, mas ninguém havia conseguido observá-los. Isso mudou no dia 4 de julho de 2012, graças ao maior e mais poderoso acelerador de partículas já construído, o Grande Colisor de Hádrons.

Nesse dia, os pesquisadores que trabalhavam no Colisor confirmaram que, durante um de seus experimentos com choques de partículas, eles conseguiram observar a presença fugaz do que só poderia ser o Bóson de Higgs. Encontrar a chamada partícula de Deus permitiu resolver na prática a pergunta sobre a origem da massa das partículas e fez com que o modelo padrão fosse comprovado e ficasse completo.

Mas isso não significa que essa viagem quântica terminou aí. Os cientistas continuam buscando outras possíveis partículas de matéria e forças que ainda não conhecemos. E como tudo na ciência, novas descobertas nos obrigariam a repensar o que consideramos completo. Mesmo assim, o modelo padrão é até hoje a melhor explicação que temos para responder do que é feito o universo.

Fonte: ciência universal 

Viagem na Eletricidade

 Episódio 16 - O senhor que corta o circuito para você 

Kleber Bastos

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Distorção espaço x tempo

A teoria da relatividade prevê que o tempo irá passar mais lentamente para objetos que se deslocam em maior velocidade ou que são submetidos a forte gravidade. Portanto, se você permanecer parado e a alturas mais distantes do solo (menor gravidade) tudo ocorrerá mais rápido e você poderá envelhecer mais rapidamente. Obviamente em pequenas escalas tal efeito é infinitesimalmente pequeno para ser percebido diretamente por nós! Porém, a dilatação de tempo foi constatada experimentalmente a partir de velocidades inferiores a 10 metros por segundo e em alturas de menos de 1 metro. A detecção nessa pequena escala foi possível comparando as medidas de tempo por meio de relógios altamente precisos.

RELÓGIO DE ALTÍSSIMA PRECISÃO – Em tal experimento foi utilizado um relógio atômico, baseado em um único átomo de alumínio que não atrasa ou adianta um segundo ao longo de 3,7 bilhões de anos.

AJUSTE DO SEU CELULAR – Você e o seu corpo podem não perceber esses pequenos efeitos de distorção temporal, mas o seu celular pode. O sinal de GPS captado pelo seu celular é vital para uma série de funções. Os satélites GPS orbitam em alta velocidade e estão submetidos a menor força gravitacional, devido a grande distância da Terra. Assim, ocorrem pequenas distorções de tempo, que são corrigidas com o uso de relógios atômicos simultâneos no interior do satélite e na Terra.

Sem as correções dessa distorção temporal, as incertezas nas posições fornecidas pelos celulares teriam imprecisões de até 10 quilômetros por dia.

REFERÊNCIAS

Chou CW, Hume DB, Rosenband T, Wineland DJ. 2010. Optical Clocks and Relativity. Science 329: 1630-1633. https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1192720?fbclid=IwAR02xBHuAQyDbiYRE12lQwMvqXJvB28WPurveZ6_TF3OtbtA0nU4KDfTrpQ

https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=905055&fbclid=IwAR3cb6OdwySjyTeg3xLAYe_YzqkPOrF6gUPfLguRjzOh7PJ0oSTTB1N5_aE

https://newatlas.com/worlds-most-precise-clock/14088/

https://www.astronomy.ohio-state.edu/pogge.1/Ast162/Unit5/gps.html?fbclid=IwAR0YUGH39CB0izh04ftVbflLPIFNed94Q8QIaOCSAPOf_tuHzZUO05fLp3I

Einstein e o efeito fotoelétrico

O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons de um material (geralmente metal) quando atingido por radiação eletromagnética, como a luz.

A sua descoberta é atribuída ao físico Heinrich Hertz. Em 1887, ele observou que eletrodos (polos condutores de eletricidade), produzem mais faíscas elétricas, quando iluminados com a luz ultravioleta. 

Philipp Lenard, que foi assistente de Hertz, realizou estudos definitivos do efeito fotoelétrico. Em 1899, ele demonstrou que uma superfície metálica quando iluminada libera partículas eletricamente carregadas, as quais são idênticas aos elétrons descritos por Joseph Thomson, em 1897.

A teoria clássica do eletromagnetismo prevê que a energia dos elétrons deve aumentar com a intensidade da luz. No entanto, os resultados experimentais do efeito fotoelétrico constataram que a alteração da intensidade luminosa em uma placa metálica não altera a energia dos elétrons. A energia dos elétrons aumenta, fazendo com que sejam ejetados de uma placa metálica, apenas com ondas de luz de alta frequência.

Em março de 1905, Einstein publicou um artigo explicando o efeito fotoelétrico. Seu artigo esclareceu a discordância entre os resultados experimentais do efeito fotoelétrico e o previsto pela teoria clássica do eletromagnetismo. Einstein estendeu a ideia de “quantum” de Max Planck à própria luz. Segundo Planck a radiação emitida ou absorvida por um objeto se dá em quantidades definidas (“quantum”), como pequenos "pacotes" de energia.

Einstein considerou a luz como um feixe de partículas (fótons). Quando esse feixe é direcionado a um metal, os fótons colidem com os átomos. Se a frequência de um fóton for suficiente para ejetar um elétron, a colisão produz o efeito fotoelétrico. Assim, Einstein explicou teoricamente o efeito fotoelétrico, mostrando que ele independe da intensidade da luz. 

Apesar de Einstein ter fornecido uma explicação plausível do efeito fotoelétrico, ela foi rejeitada pela comunidade científica por quase 20 anos. Apesar de tanto tempo para ser reconhecido, foi com esse estudo - e não com a teoria da relatividade (como muitos pensam) - que Einstein ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1921.

A descoberta e a compreensão do efeito fotoelétrico envolveu experimentos, raciocínios e insights de vários cientistas. Graças a tudo isso, hoje é possível transformarmos eficientemente a energia solar em energia elétrica. É o momento de colocarmos em prática essa e outras descobertas para obtermos a energia necessária à nossa sobrevivência. Energia renovável, sustentável e limpa, necessária também para a sobrevivência de nosso planeta! 

BIBLIOGRAFIA

Niaz, M., Klassen, S., McMillan, B., & Metz, D. (2010). Reconstruction of the history of the photoelectric effect and its implications for general physics textbooks. Science Education, 94(5), 903-931.

As cores das chamas

Vários combustíveis que utilizamos são misturas de hidrocarbonetos derivados do petróleo. Alguns, como a gasolina, óleo diesel e o querosene, são importantes para gerar a energia que movimenta os motores de combustão. Em nossa residência, usamos principalmente dois tipos de misturas de hidrocarbonetos, o gás de cozinha (GLP) e a parafina que alimenta a chama das velas. 

Os hidrocarbonetos são compostos formados apenas por carbono (C) e hidrogênio (H). Eles são inflamáveis, pois os dois elementos (C e H) se combinam facilmente com o oxigênio do ar (O2), liberando energia.

O gás de cozinha (GLP – gás liquefeito de petróleo) é formado por vários hidrocarbonetos, principalmente o butano (C4H10)  e o propano (C3H8). Como essas moléculas possuem poucos átomos de carbono é necessário pouco oxigênio para que a combustão ocorra de modo completo. A combustão completa do gás de cozinha gera muita energia e a chama tem a coloração azul.

Em velas, o combustível é a parafina, uma mistura de hidrocarbonetos com muitos átomos de carbono (mais de 20), como o tetracosano (C24H50). Isso faz com que seja necessário mais oxigênio para que a reação ocorra de modo completo. No ar não há oxigênio suficiente para realizar a combustão completa desses hidrocarbonetos com muitos átomos de carbono. Desse modo, essa reação se dá de modo incompleto. A combustão incompleta produz menos energia que a combustão completa e a chama é amarela. A combustão incompleta pode formar o carbono elementar (C), que é a fuligem. 

No fogão, a chama é usualmente de cor azul. Se estiver amarelada significa que a combustão não é completa ou que há algum contaminante chegando às chamas. O bocal  pode não estar  limpo o suficiente. Isso pode ser devido a presença de gordura que espirrou de um alimento e que está sendo queimada pelo bocal. Ainda pode ser que esteja entrando ar no sistema. Portanto, se o seu fogão está limpo e produz uma chama amarela, ao invés de azul, é importante chamar uma assistência técnica.

REFERÊNCIAS

https://www.hko.gov.hk/en/education/earth-science/optical-phenomena/00354-why-is-candlelight-yellow-and-gasgrill-light-blue.html

https://www.scienceabc.com/pure-sciences/what-determines-the-color-of-flames.html

https://www.elgas.com.au/blog/1585-why-does-a-gas-flame-burn-blue-lpg-gas-natural-propane-methane/

Entrelaçamentos de Fótons

Fonte: HISTORY CHANNEL BRASIL EM 26 DE AGOSTO DE 2023 ÀS 12:59 HS

Uma equipe internacional de pesquisadores demonstrou uma técnica inovadora que permite a visualização da função de onda de dois fótons entrelaçados, as partículas elementares que constituem a luz, em tempo real. Incrivelmente, a imagem resultante remete ao símbolo "Yin-Yang" (par de forças que representa a dualidade de tudo que existe no universo, segundo a tradição religiosa e filosófica chinesa do taoismo). O estudo descrevendo o experimento foi liderado por Ebrahim Karimi, da Universidade de Ottawa, no Canadá, e publicado no periódico Nature Photonics.

Entrelaçamento quântico

De acordo com a física quântica, o entrelaçamento é um fenômeno que faz com que um conjunto de partículas elementares compartilhe certas características ainda que não haja nenhuma ligação física entre elas. Assim, duas partículas distintas se comportariam como uma só, mesmo estando muito distantes entre si. Esse complexo conceito era questionado até mesmo por Albert Einstein, que classificava-o como uma "ação fantasmagórica à distância".

Para observar com precisão um objeto quântico, os físicos precisam encontrar sua função de onda (descrição de seu estado que existe em uma superposição de todos os possíveis valores físicos que um fóton pode assumir). O entrelaçamento representa um desafio para tentar descobrir a função de onda de duas partículas conectadas, já que qualquer medição em uma também causa uma mudança instantânea na outra. Para executar essa tarefa, os físicos geralmente usam um método conhecido como tomografia quântica.

Esse processo normalmente envolve medições complexas que introduzem a "dimensionalidade", o número de propriedades ou características distintas que um sistema quântico pode possuir e pelas quais pode ser medido. Experimentos anteriores envolvendo a tomografia quântica para medir o estado quântico de alta dimensão de dois fótons entrelaçados costumavam levar horas ou até mesmo dias para serem concluídos. Os pesquisadores dizem que o processo é demorado porque é como reconstruir a forma de um objeto 3D a partir das sombras 2D que ele projeta nas paredes.

Na óptica clássica, entretanto, existe outra maneira de reconstruir um objeto 3D. Esse método se chama holografia digital e se baseia no registro de uma única imagem, chamada interferograma, obtida pela interferência da luz espalhada pelo objeto com uma luz de referência. O holograma se forma a partir do padrão de interferência da luz, ou do padrão no qual os picos e vales das duas ondas de luz se somam ou se cancelam. 

Os pesquisadores usaram uma câmera capaz de fazer imagens com precisão de nanossegundos para registrar o experimento. O resultado foi a imagem dos dois fótons entrelaçados como se fossem um símbolo de "Yin-Yang". “Este método é exponencialmente mais rápido que as técnicas anteriores, exigindo apenas minutos ou segundos em vez de dias", disse Alessio D’Errico, pesquisador da Universidade de Ottawa e um dos coautores do estudo.

Viagem na Eletricidade

 Episódio 15: O Senhor que sabe contar 

Kleber Bastos

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Vivo ou Morto Schrödinger ?

O paradoxo do Gato de Schrödinger é um experimento mental proposto pelo físico austríaco Erwin Schrödinger em 1935, como uma crítica à interpretação da teoria quântica.

No experimento, um gato, um frasco de veneno letal, um dispositivo contendo uma substância radioativa e um contador Geiger são colocados dentro de uma caixa lacrada. O dispositivo de radioatividade tem uma chance de decair ou não dentro de um determinado intervalo de tempo. Se o dispositivo decair, o contador Geiger será acionado, quebrando um frasco de veneno e matando o gato. Caso contrário, o gato não sofre nenhum dano.

De acordo com a teoria quântica, até que a caixa esteja aberta e o gato observado, o estado do gato é considerado uma sobreposição simultânea de ambos os estados possíveis: vivo e morto. Isso significa que o gato está tanto vivo quanto morto ao mesmo tempo, em uma superposição quântica.

No entanto, quando a caixa é aberta e o gato é observado, o estado quântico colapsa em um estado definido. Portanto, o gato é ou vivo, se o dispositivo não se decaiu, ou morto, se o dispositivo se decaiu.

Esse paradoxo desafia a intuição clássica e levanta questões sobre o papel do observador na determinação do estado quântico. A interpretação mais comum é a de Copenhagen, que afirma que é a observação que causa o colapso do estado quântico, mas existem outras interpretações, como a interpretação de muitos mundos, que propõe que todos os estados possíveis coexistem em realidades separadas.

É importante notar que o experimento do Gato de Schrödinger é puramente teórico e nunca foi realizado fisicamente. É uma maneira de ilustrar as questões filosóficas e conceituais da teoria quântica.

#teoria #gatos #paradoxo

O Pac Man e o Demônio de Maxwell

 

por Phys.org

Perguntado sobre a origem das suas ideias, Whitelam disse: "As pessoas usaram técnicas na literatura de aprendizagem de máquina para jogar jogos de vídeo Atari que pareciam naturalmente adequados à ciência dos materiais. "

Num jogo de vídeo como Pac Man, o objetivo com a aprendizagem de máquina seria escolher um momento específico para uma ação - para cima, para baixo, para baixo, para a esquerda, para a direita, etc. - a ser realizada. Ao longo do tempo, os algoritmos de aprendizagem de máquina vão "aprender" os melhores movimentos a fazer, e quando, para atingir as pontuações alta Os mesmos algoritmos podem funcionar para sistemas de nanoescala.

As simulações de Whitelam são também uma espécie de resposta para um antigo experimento de pensamento em física chamado Maxwell's Demon. Brevemente, em 1867, o físico James Clerk Maxwell propôs uma caixa cheia com um gás, e no meio da caixa haveria um "demônio" sem massa controlando um alçapão. O demónio abriria a porta para permitir que moléculas mais rápidas do gás se movessem para um lado da caixa e moléculas mais lentas para o lado oposto.

Eventualmente, com todas as moléculas tão segregadas, o lado "lento" da caixa estaria frio e o "lado rápido" seria quente, combinando com a energia das moléculas.

Em uma simulação, Whitelam otimizou o processo de arrastar uma conta de nanoescala através da água. Ele modelou uma chamada armadilha óptica na qual os feixes laser, agindo como pinças de luz, podem segurar e mover uma conta.

"O nome do jogo é: Vai daqui para lá com o mínimo de trabalho possível no sistema. "As contas abanam sob flutuações naturais chamadas movimento browniano à medida que as moléculas de água estão a bombardeá-lo. Whitelam mostrou que se estas flutuações podem ser medidas, mover a conta pode então ser feito no momento mais eficiente energético.

"Aqui estamos a mostrar que podemos treinar um demônio de rede neural para fazer algo semelhante ao experimento de pensamento de Maxwell mas com uma armadilha óptica. "

Como sabemos que o universo está em expansão?

A maioria das galáxias (que agrupam bilhões de estrelas) está se afastando de nós. Conclui-se que o universo está em plena expansão. Mas como sabemos se uma galáxia está se aproximando ou se afastando de nós? O efeito Doppler explica isso facilmente!

O EFEITO DOPPLER

O som emitido de uma fonte estacionária consiste de ondas que se propagam em todas as todas as direções com uma frequência constante. As ondas são concêntricas e espaçadas igualmente. Se a fonte emissora de ondas se mover, o padrão parecerá diferente. As ondas se agrupam (se aproximam) na frente da fonte emissora e ficam mais espaçadas atrás dela.

Tal efeito pode ser percebido ao escutarmos o som (uma onda mecânica) emitido por uma ambulância em alta velocidade. Quando a ambulância se aproxima de nós o som se torna mais agudo ("ondas se agrupam"), mas fica mais grave ("ondas mais espaçadas") quando a ambulância se afasta.

O DESVIO DA COR DAS GALÁXIAS

A luz emitida pelas galáxias é uma onda eletromagnética. O movimento de uma fonte emissora de onda eletromagnética também produz o efeito Doppler. No caso do som, ondas mais agrupadas correspondem a um tom mais agudo, que tem maior frequência. Já as mais espaçadas equivalem a um som mais grave, de menor frequência. No caso de uma onda eletromagnética, as ondas com maior frequência possuem tons azulados e as de menor são avermelhadas.

Andrômeda, a galáxia-irmã, tem um desvio para o azul ao longo do tempo. Portanto, ela está se aproximando e deve colidir com nossa galáxia daqui a bilhões de anos. Galáxias próximas entre si podem ser atraídas pelo efeito da gravidade. Porém, a maior parte das galáxias apresenta um desvio para o vermelho. Assim, não há dúvida elas estão se afastando de nós e o universo está se expandindo!

A correção do GPS

De acordo com a teoria da relatividade o tempo irá passar mais lentamente para objetos submetidos a forte gravidade e que se deslocam em maior velocidade.

Os relógios dos satélites GPS estão orbitando ao redor da Terra a 20.000 km de altitude e se movendo a uma velocidade de 14.000 km/h.  Devido à elevada altitude, eles experimentam uma gravidade quatro vezes mais fraca do que a da superfície terrestre, o que faz com que andem cerca de 45 microssegundos* mais rápido por dia. Por outro lado, a alta velocidade de deslocamento faz com que andem aproximadamente sete microssegundos mais devagar por dia. O resultado é que o tempo no relógio de satélite GPS adianta cerca de 38 microssegundos por dia, em relação a um relógio na superfície terrestre.

Obviamente esse atraso da ordem de milionésimos de segundos é infinitesimalmente pequeno para ser percebido por nós. No entanto, se tais efeitos não forem contabilizados e corrigidos adequadamente, ocorrerão erros inaceitavelmente grandes na navegação do GPS. 

A base tecnológica do GPS está em relógios atômicos extremamente precisos e estáveis e que são ajustados eletronicamente. Os satélites emitem regularmente a sua posição e a hora exata de seu relógio. As localizações dos receptores de GPS dos celulares são determinadas a partir dessas informações. Se a diferença de 38 microssegundos por dia dos relógios dos satélites -devido a relatividade- não fosse corrigida, teríamos erros de navegação da ordem de 10 km por dia! 

Muitos ainda não se dão conta do quanto a ciência está presente em nosso dia a dia. Sem ela é difícil conduzir prosperamente um planeta com 8 bilhões de seres humanos.

*1 microssegundo = 0,000001 segundo

REFERÊNCIAS

Ashby N. (2003). Relativity in the Global Positioning System. Living reviews in relativity, 6(1), 1. https://doi.org/10.12942/lrr-2003-1

Einstein's Relativity and Everyday Life, By Clifford M. Will. American Physical Society Sites. 

https://physicscentral.com/explore/writers/will.cfm....

Viagem na Eletricidade

  Episódio 14 - do poste a tomada

Kleber Bastos

Prof. IFAM/CMC

Colaborador: GEDEP-fis / GIRPEN

Instagram: @fisikanarede

Simplesmente Albert

"A vida é como andar de bicicleta. Para manter o equilíbrio, você deve se manter em movimento. ”

O conselho de vida de Albert Einstein numa carta para o seu filho Eduard a 5 de fevereiro de 1930. 

Na imagem, Einstein anda de bicicleta em Santa Barbara, EUA, em 1933.