A estrutura atômica

"Devemos ser claros que quando se trata de átomos, a linguagem só pode ser usada como na poesia. O poeta, também, não está tão preocupado em descrever fatos como em criar imagens e estabelecer conexões mentais. "

- Niels Bohr para Werner Heisenberg, verão de 1920

Niels Bohr ganhou o Prêmio Nobel de 1922 pelo seu trabalho sobre a estrutura dos átomos. Ele descreveu o átomo como um pequeno núcleo carregado positivamente rodeado por ondas de elétrons.

https://bit.ly/2rWAQa2

Em 1913, com base nas teorias de Rutherford, Bohr desenvolveu e publicou o seu modelo de estrutura atômica, conhecido como o modelo de Bohr, que retrata o átomo como um pequeno núcleo carregado positivamente rodeado por elétrons carregados negativamente que viajam em órbitas circulares ao redor do núcleo, semelhante em estrutura ao Sistema Solar, mas com forças eletromagnéticas a providenciar atração, em vez de gravidade.

https://en.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr

Ele também introduziu a ideia de que os elétrons viajam em órbitas discretas ao redor do núcleo do átomo, sendo as propriedades químicas do elemento particular em grande parte determinadas pelo número de elétrons nas órbitas externas. Além disso, ele propôs que um elétron poderia cair de uma órbita de energia superior para uma mais baixa, emitindo um fóton de energia discreta no processo, que se tornou parte da base para a teoria quântica. Foi em grande parte por este trabalho inicial que Bohr recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1922, "pelos seus serviços na investigação da estrutura dos átomos e da radiação que emana deles".

Werner Heisenberg trabalhou como assistente de Bohr no Instituto de 1926 a 1927, e os dois homens trabalharam estreitamente nas fundações matemáticas da mecânica quântica. Foi durante este período fértil em Copenhaga que Heisenberg desenvolveu o seu famoso princípio de incerteza. Foi também durante este período que Bohr desenvolveu o seu princípio de complementaridade, a ideia de que as partículas poderiam ser analisadas separadamente como tendo várias propriedades contraditórias e aparentemente mutuamente exclusivas (um exemplo é a dualidade onda-partícula da luz, onde a luz pode se comportar como uma partícula ou como onda, mas não simultaneamente como ambos).

Os dois físicos também enfrentaram neste momento as implicações filosóficas da teoria quântica e a extensão em que ela refletia a realidade do mundo cotidiano. Embora eles não estivessem totalmente de acordo, a sua posição geral era popularmente chamada de "interpretação de Copenhagen", que em termos gerais afirmava que a realidade só poderia ser atribuída a uma medição, e que os efeitos quânticos em si eram essencialmente caracterizados pela indeterminação.

Bohr, juntamente com John Wheeler, desenvolveu o modelo de "gota líquida" do núcleo atômico (assim chamado porque comparava o núcleo a uma gota de líquido), proposto pela primeira vez por George Gamow. Este foi um passo fundamental na compreensão de muitos processos nucleares, e desempenhou um papel essencial em 1939 na explicação da base da fissão nuclear (a divisão de um núcleo pesado em duas partes mais ou menos iguais, com a consequente liberação de uma enorme quantidade de energia).

Las cuatro fuerzas fundamentales

Las cuatro fuerzas fundamentales del universo son las interacciones básicas que gobiernan el comportamiento de las partículas y los objetos en el cosmos. Estas son:

1. Fuerza Gravitatoria

Descripción: Es la fuerza de atracción mutua entre dos masas. Es responsable de mantener los planetas en órbita, formar galaxias y estructuras cósmicas.

Alcance: Tiene un alcance infinito, pero es la más débil de las fuerzas.

Partícula mediadora: No se ha detectado directamente, pero se teoriza que el gravitón sería su partícula portadora.

Importancia: Actúa sobre objetos masivos y es crucial a escalas astronómicas.

2. Fuerza Electromagnética

Descripción: Responsable de las interacciones entre partículas cargadas eléctricamente, como electrones y protones.

Alcance: Infinito, pero disminuye con la distancia.

Partícula mediadora: El fotón.

Importancia: Rige los fenómenos eléctricos, magnéticos y la luz. Es fundamental en las reacciones químicas y en la estructura de los átomos.

3. Fuerza Nuclear Fuerte

Descripción: Mantiene unidos los protones y neutrones en el núcleo atómico, a pesar de la repulsión electromagnética entre los protones.

Alcance: Muy corto, del orden del tamaño de un núcleo atómico (~10⁻¹⁵ m).

Partícula mediadora: Los gluones.

Importancia: Es la fuerza más intensa, esencial para la estabilidad de los núcleos atómicos.

4. Fuerza Nuclear Débil

Descripción: Responsable de procesos de desintegración radiactiva, como el decaimiento beta, y de la generación de energía en las estrellas.

Alcance: Muy corto (~10⁻¹⁸ m).

Partículas mediadoras: Los bosones W⁺, W⁻ y Z⁰.

Importancia: Es clave para la formación de elementos en el universo y para las reacciones nucleares.

Estas fuerzas fundamentales explican gran parte de los fenómenos físicos conocidos y son estudiadas a través de teorías como el Modelo Estándar y la Teoría General de la Relatividad.

Paul Dirac

Paul Dirac não era apenas um físico teórico brilhante; era um homem cuja presença despertou fascinação e perplexidade. Muitas vezes referido como "o homem mais estranho do mundo" pelos seus colegas, este título foi cunhado por Niels Bohr, que teve o privilégio - e desafio - de trabalhar com Dirac. A relação deles, inicialmente profissional, eventualmente floresceu num vínculo humano marcado por momentos que só alguém como Dirac poderia inspirar.

O brilho de Dirac não estava apenas nas suas contribuições inovadoras para a física, mas na sua abordagem extraordinariamente peculiar da própria vida. Seu estilo de comunicação era tão preciso e desembelado quanto suas teorias. Niels Bohr, com dificuldades para completar um artigo científico, uma vez confessou: "Não sei como continuar. ” Dirac, sempre o purista na lógica, respondeu friamente: “Eu fui ensinado na escola que você nunca deve começar uma frase sem saber o fim. ”

E este comportamento forte e quase robótico não se limitava ao seu trabalho. Num jantar, um colega convidado comentou casualmente: "Bela noite, não é? ” Dirac, sem perder uma batida, levantou-se, caminhou até à janela para verificar o tempo, e voltou com a resposta sucinta incaracteristicamente: “Sim.”

Mas foi a sua estranheza social que o pintou como o esquisito quintessencial. Numa festa de Copenhaga, Dirac propôs uma teoria sobre a distância ideal do rosto de uma mulher na qual parece mais atraente - apoiada pelas suas próprias pesquisas, claro. A sua resposta à pergunta de um colega curioso sobre a sua experiência pessoal foi absurda e perfeitamente Dirac: "Sobre tão perto", disse ele, segurando as palmas das mãos a cerca de um metro de distância.

Depois houve o famoso incidente na Universidade de Toronto, quando, depois de dar uma palestra, um estudante lhe fez uma pergunta. A resposta de Dirac? "Isto não é uma questão, é uma observação. Próxima pergunta, por favor. ”

No entanto, apesar de todo o seu brilho, o desconforto de Dirac com a filosofia, literatura e até mesmo religião foi profundo. Ele rejeitou a poesia como "dizendo algo que todos já sabem em palavras que ninguém consegue entender" e ofereceu uma crítica mordaz à religião, alegando que os cientistas devem reconhecer o seu absurdo. Na visão de mundo de Dirac, Deus pode ter usado matemática extraordinária para criar o universo, mas foi Dirac que, humorisamente, ficou conhecido como "Seu profeta", de acordo com o seu contemporâneo Wolfgang Pauli.

Em todos os momentos, a vida de Dirac parecia desfocar a linha entre o gênio e a excentricidade, deixando aqueles que o encontraram a se perguntar: ele era um físico da mais alta ordem, ou simplesmente o homem mais estranho que alguma vez andou na terra?

Arquimedes

Arquimedes, um dos maiores matemáticos e inventores da Grécia Antiga e um dos cientistas mais famosos do mundo antigo, nasceu em Siracusa por volta do ano 287 a.C, e morreu na mesma cidade em 212 a.C, era filho de Fídias, um astrónomo bem conhecido na época e foi um matemático, físico, engenheiro, inventor e astrónomo grego que revolucionou o conhecimento científico do seu tempo, a sua mente brilhante e a capacidade de aplicar a lógica e a observação à resolução de problemas fizeram dele um dos cientistas mais importantes da história.

São tantas informações que actualmente existem sobre ele que se torna complicado separar o que é verdade e o que é mito, porém iremos reportar nesta artigo as mais conhecidas, e uma das fontes mais crediveis de pesquisa sobre Arquimedes vem de um imperador Romano chamado Cícero, que viveu practicamente 300 anos depois de Arquimedes mas que gostava das suas invenções e era um pesquisador dos seus trabalhos.

Acredita-se que a sua família era de classe alta, ou possivelmente nobre, pois possuíu condições para mandá-lo estudar para longe, assim Arquimedes estudou no Egipto com os sucessores de Euclides em Alexandria, que embora situada no Egito era culturalmente grega e na época era o centro intelectual do mundo grego, e privou  com os matemáticos que ali trabalhavam e para quem depois enviava os seus resultados acrescentados com as suas mensagens pessoais, e foi no Egipto que Arquimedes criou a sua primeira invenção, um artefacto hoje conhecido como parafuso de Arquimedes e desenvolvido por ele como meio de elevar a água para efeitos de irrigação, um sistema ainda hoje bastante utilizado em muitas partes do mundo.

Informações sobre Arquimedes chegaram até aos dias de hoje oriundas de várias fontes, como Plutarco, Tito Lívio e outros, e são inúmeras as referências a Arquimedes nos escritos da época, pois ele alcançou grande fama ao contrário de quase todos os outros matemáticos da sua época, a razão desse facto não é porque não houvesse um interesse generalizado em novas ideias matemáticas, mas sim porque Arquimedes inventou muitos dispositivos que foram usados ​​como máquinas de guerra e que foram particularmente eficazes na defesa de Siracusa quando foi atacada pelos romanos sob o comando do general Marcellus Claudius.

Outras invenções de Arquimedes, como a roldana, uma máquina que fazia a força de uma pessoa aumentar, também o tornaram famoso entre os seus contemporâneos, segundo Plutarco, Arquimedes escreveu em uma carta ao rei Hieron II onde afirmava que qualquer peso podia ser movido, até mesmo a própria Terra, Hieron, surpreso ao ouvir isso, ordenou-lhe que realizasse esta experiência de movimentar um grande peso com uma pequena máquina, e que providenciasse para que fosse retirada uma carga dum navio do rei que não poderia ser retirada do cais sem grandes esforços de muitos homens, Arquimedes encheu o navio com muitos passageiros para além da carga, e sem muito esforço, apenas com um sistema integrado de roldanas, conseguiu puxar o navio para terra suavemente e em linha recta.

Mas Arquimedes, embora tivesse ficado famoso pelas suas invenções mecânicas, pensava que a matemática pura era a única coisa pela qual valia a pena lutar, e o seu fascínio pela geometria é lindamente descrito por Plutarco quando observa que quando os servos levavam Arquimedes aos banhos para lavá-lo e ungi-lo, enquanto o ungiam com óleos e sabores doces, com os dedos ele desenhava figuras geométricas em seu corpo nu, tal era o prazer que tinha em estudar geometria, o brilhantismo dos seus resultados geométricos foi devidamente reconhecido por Plutarco, que escreveu que não era possível encontrar em toda a geometria questões mais difíceis e intrincadas, nem explicações mais simples e lúcidas que as que Arquimedes desenvolvera.

As conquistas de Arquimedes na realidade foram notáveis e por isso é considerado pela maioria dos historiadores matemáticos um dos maiores matemáticos de todos os tempos, ele aperfeiçoou um método de integração que lhe permitiu calcular áreas, volumes e áreas de superfície de muitos corpos, e deu origem ao cálculo do infinito concebido e aperfeiçoado por Kepler, Cavalieri, Fermat, Leibniz e Newton.

Arquimedes conseguiu também aplicar o método exaustivo, que é uma forma primitiva de integração para obter uma série de resultados importantes, também forneceu uma aproximação muito precisa para π, e mostrou ainda que conseguia aproximar raízes quadradas com grande precisão, enquanto na mecânica descobriu teoremas fundamentais relativos ao centro de gravidade de figuras planas e sólidos, mas o seu teorema mais famoso foi sobre o peso de um corpo imerso num líquido, denominado como o princípio de Arquimedes.

Arquimedes escreveu diversas obras mas muitas se perderam, as sobreviventes foram escritas em grego dórico, o dialecto da antiga Siracusa, e são as seguintes:

Sobre Equilíbrios Planos (dois livros), onde estabelece os princípios fundamentais da mecanica utilizando métodos de geometria.

A Quadratura da Parábola, onde estabelece a área de um segmento de parábola cortado por uma corda.

Sobre a Esfera e o Cilindro (dois livros), onde demonstra que a área de uma esfera é 4 vezes maior que a de um círculo máximo, desenvolve também os meios para calcular a área de qualquer segmento de esfera,  e demonstra ainda que o volume de uma esfera é dois terços do volume do cilindro circunscrito e que a área de uma esfera é dois terços da área de um cilindro circunscrito, incluindo as suas duas bases.

Sobre Espirais, onde define uma espiral e demonstra as propriedades fundamentais que relacionam o comprimento de um vetor raio aos ângulos correspondentes ao que ele moveu

Sobre Conóides e Esferóides, onde examina parabolóides de revolução, hiperbolóides de revolução e esferóides obtidos pela rotação de uma elipse em torno de seu eixo maior ou de seu eixo menor e investiga o volume dos segmentos dessas figuras tridimensionais.

A Medição de um Círculo, onde demonstra que o valor exato de π está entre os valores 3 10/71 e 3 1/7, uma conclusão obtida circunscrevendo e inscrevendo polígonos regulares com 96 lados num círculo.

O Contador de Areia, onde propõe um sistema numérico capaz de expressar números até 8 × 10 63 e onde afirma que este é um número grande o suficiente para contar todos os grãos de areia que caberiam no universo.

Sobre Corpos Flutuantes (dois livros), onde estabelece os princípios básicos da hidrostática, e o seu teorema mais famoso sobre o peso de um corpo imerso em um líquido, o chamado Princípio de Arquimedes, está incluído nesta obra, onde também estuda a estabilidade de vários corpos flutuantes de vários formatos e diferentes pesos específicos.

O princípio de Arquimedes é uma das descobertas mais notáveis ​​que os gregos nos deixaram e cuja importância e utilidade são extraordinárias, reza a história que o rei Hieron II ordenou a confecção de uma coroa de ouro puro mas, ao recebê-la desconfiou que outros metais pudessem ter sido usados na sua forja, então para verificar se não havia sido enganado pediu a Arquimedes que lhe dissesse se a coroa continha algum outro metal além do ouro, mas sem destruir a coroa.

Arquimedes ficou a pensar em como resolver o problema que o rei lhe tinha posto, e quando ao tomar banho na sua banheira percebeu que o volume de água que escorria para fora da banheira era igual ao volume imerso de seu próprio corpo, de acordo com a história Arquimedes teria ficado tão entusiasmado com sua descoberta que saltou de sua banheira e correu nu pelas ruas em direcção ao palácio do rei a gritar “Eureka, eureka!” (expressão grega sobre ter encontrado algo).

De modo a poder responder à duvida do rei Arquimedes mergulhou num recipiente cheio de água, sucessivamente, a coroa e dois objetos maciços feitos de ouro puro e prata cujos pesos eram exatamente iguais aos da coroa, e ao fazer isso percebeu que a coroa derramava menos líquido que o ouro mas mais líquido que a prata, o que evidenciava que esta não era puramente composta de ouro conforme tinham tentado fazer crer ao rei.

O documento mais importante contendo o trabalho de Arquimedes é o chamado Palimpsesto de Arquimedes, no caso um pergaminho de pele de cabra com 174 páginas escrito no século XIII, e quando o filólogo e historiador dinamarquês Johan Ludvig Heiberg, professor na Universidade de Kiel, teve conhecimento duma curta transcrição desse pergaminho publicada por Papadopoulos-Kerameus, de imediato visitou Constantinopla a fim de o examinar em detalhe.

O Palimpsesto de Arquimedes é um palimpsesto de códice em pergaminho do século X, Heiberg inspecionou o manuscrito na biblioteca da Igreja do Santo Sepulcro em Istambul em 1906, e percebeu que ele continha obras matemáticas de Arquimedes que eram desconhecidas dos estudiosos da época, após o que foi autorizado pela Igreja Ortodoxa Grega a tirar fotos das páginas do palimpsesto, e a partir delas produziu transcrições em obras sobre Arquimedes publicadas entre 1910 e 1915.

Johan Ludvig Heiberg tornou-se bastante conhecido não apenas por essa descoberta de textos até então desconhecidos no Palimpsesto de Arquimedes, mas também pelas suas edições dos Elementos de Euclides  e do Almagesto de Ptolomeu, convém referir que o exame do manuscrito por Heiberg foi feito apenas a olho nu, enquanto a análise moderna dos textos que confirmaram a sua autenticidade empregou raios-X e luz ultravioleta, e que o Palimpsesto de Arquimedes se encontra actualmente armazenado no Museu de Arte Walters em Baltimore, Maryland.

Mas o que é um Palimpsesto? Um palimpsesto é uma página manuscrita de um pergaminho ou de um livro da qual o texto foi raspado ou lavado em preparação para reutilização na forma de outro documento, esses pergaminhos eram uma prática comum na Idade Média, e eram geralmente feitos de pele de cordeiro, bezerro ou cabrito, mas não estavam prontamente disponíveis e possuíam um elevado preço, então por uma questão de oportunidade na escrita e também por uma questão de economia, uma página era frequentemente reutilizada sobre a escrita anterior depois de apagada.

Também no verão de 1906 foi descoberto um outro manuscrito do século X que incluía a obra de Arquimedes, O Método, que fornece uma visão profunda de como ele descobriu muitos dos seus resultados geométricos, e onde afirma que certas coisas não lhe eram claras até que tivessem um método mecânico.

Existem referências a outras obras de Arquimedes, hoje perdidas, Pappus refere-se a uma obra de Arquimedes chamada Sobre Poliedros Semirregulares, e uma outra chamada Sobre Balanças e Alavancas, por outro lado Theon menciona uma obra de Arquimedes chamada Sobre Espelhos Reflectores, e o próprio Arquimedes refere-se a uma sua obra chamada Sobre o Sistema Numérico, obras que entretanto se perderam e das quais restam apenas as suas referências, e existem ainda registos da afirmação por parte de Arquimedes que o sistema solar possuía o Sol no centro e os planetas, incluindo a Terra, giravam em torno dele, afirmações preferidas devidas aos estudos de Eudoxo, Fídias (seu pai) e Aristarco.

Consta que Arquimedes inventou dispositivos astronómicos que poderiam identificar as posições e movimentos do Sol, da Lua e dos planetas, e pelo menos um desses dispositivos é descrito como uma esfera de bronze que, ao ser girada, mostrava as posições planetárias e como elas giravam em torno da Terra (já que naquela época se entendia que a Terra era o centro do universo), a menção destas engenhocas na obra do escritor e orador posterior, Cícero (106-43 a.C.) é citada entre os estudiosos modernos como sugerindo que Arquimedes é o inventor mais provável do mecanismo de Anticítera.

Uma das suas façanhas mais conhecida é a relatada pelo escritor grego Ateneu de Náucrates, que diz que Hieron II pediu a Arquimedes que projetasse para ele um enorme navio, o maior já visto, que pudesse servir para transporte, como navio de luxo, ou navio de guerra, para satisfazer o rei Arquimedes projectou o maior navio de todos os tempos, o Siracusa, que apresentava um elaborado templo de Afrodite, jardins, um ginásio, salões de fests e outras instalações, com espaço suficiente para 1.900 passageiros, tripulantes, e soldados, e possuindo torres de guerra além de uma catapulta de tamanho normal a bordo, o navio foi construído de acordo com os planos de Arquimedes, o Siracusa navegou de Siracusa a Alexandria, onde foi oferecido de presente a Ptolomeu III Euergetes (reinou 246-222 aC), e foi alvo de uma grande admiração geral pela majestosidade do seu porte, mas desconhece-se o que aconteceu ao navio depois disso.

Arquimedes, é frequentemente associado a uma série de invenções e descobertas que tiveram grande impacto na matemática, na física, e na engenharia, mas uma das histórias mais intrigantes sobre ele é a das diversos máquinas de guerra que projectou para defender a cidade de Siracusa durante o cerco romano na Segunda Guerra Púnica.

Por causa de sua posição estratégica, a cidade de Siracusa viria a ser envolvida numa guerra acirrada entre as duas maiores potências do Mediterrâneo da época, Cartago e Roma, Cartago era uma grande cidade na costa mediterrânea da África, mas Roma também se estava a tornar uma cidade poderosa, a as suas legiões tinham conquistado todas as cidades-estado gregas da Itália.

Roma e Cartago tentaram encontrar um meio de evitar uma guerra e fizeram um acordo que dividia o Mediterrâneo entre as duas potências, mas com a morte de Hieron II, em 216 a.C., o seu neto Hieronimus assumiu o trono, mas não reinou por muito tempo pois um traidor chamado Deinomenes, apoiado por Cartago então já em guerra com Roma assassinou Hieronimus e apoderou-se de Siracusa.

Arquimedes foi então requisitado para projectar o que veio a ser as mais poderosas máquinas de guerra de seu tempo, e no dia em que a esquadra romana tentou atracar no porto de Siracusa viu erguer-se entre as muralhas da cidade um tentáculo mecânico munido de pinças gigantescas que esfacelavam as embarcações mais próximas, enquanto as embarcações mais distantes sofriam pesados danos sob o impacto de imensas rochas que eram atiradas das catapultas projectadas por Arquimedes, ao mesmo tempo que enormes espelhos côncavos feitos de metal polido concentravam os raios solares sobre as velas dos navios inimigos, ateando-lhes fogo.

O chamado “raio solar” seria um dispositivo formado por espelhos ou superfícies polidas capazes de concentrar os raios do sol num ponto focado com o objetivo de incendiar os navios inimigos, esse conceito, que hoje chamamos de "arma de concentração solar", é discutido em fontes antigas, mas sua existência prática nunca foi comprovada, e muitos consideram a história uma lenda ou um mito.

Alguns pesquisadores no entanto acreditam que Arquimedes realmente experimentou a ideia de concentrar luz solar para gerar calor, possivelmente utilizando espelhos de bronze ou superfícies refletoras, mas devido à falta de evidências arqueológicas diretas e às limitações da física e da tecnologia da época, é difícil determinar com certeza se Arquimedes de facto construiu uma arma solar funcional ou se a história foi exagerada ao longo dos séculos.

Em tempos mais recentes, experiencias modernas tentaram replicar a ideia, utilizando espelhos ou lentes para focar a luz solar, mas essas experiencias obtiveram resultados variados, em teoria, seria possível criar um dispositivo como o "raio solar", mas as condições de tempo e a precisão necessárias para focar a luz de forma eficaz nas condições da época seriam extremamente difíceis de alcançar.

Além dessa invenção lendária, Arquimedes focou-se em trabalhar em construções de maquinas para vencer as guerras, e nesse período criou diversas ferramentas de guerra, e salientamos entre as principais

. catapultas que eram capazes se arremessar enormes rochas;

. uma ferramenta composta por um gancho que conseguia erguer os navios dos inimigos;

. uma grande lupa, o raio solar,  para incendiar os navios inimigos

Graças as suas invenções, Siracusa conseguiu “adiar” a derrota para Roma, durante três anos, liderados pelo general Marcellus Claudius, os romanos cercaram e atacaram a cidade de Siracusa mas o povo estava tão seguro que as máquinas de Arquimedes defenderiam a cidade que ficaram alheios à ameaça romana, porém, no dia da festa da deusa Ártemis, enquanto os habitantes da cidade comemoravam com muita comida e bebida, os soldados romanos escalaram as muralhas e se posicionavam em diversos pontos da cidade de Siracusa, que acabou caindo nas mãos dos romanos. mas depois de 200 anos Roma entra em guerra novamente com Siracusa e ganham, mas enquanto Arquimedes esteve vivo, Roma não conseguiu apoderar-se de Siracusa.

Arquimedes foi morto em 212 a.C. durante a captura romana de Siracusa durante a Segunda Guerra Púnica, por um legionário dos tantos que percorriam a cidade derrotada na busca por despojos, depois de todos os seus esforços para manter os romanos afastados com suas máquinas de guerra terem falhado, e a história apresenta três diferentes versões do seu assassinato.

- A primeira versão, a mais reconhecida como credível, afirma que Arquimedes encontrava-se a tentar resolver algum problema com um diagrama, e com a mente e os olhos concentrados no objecto de sua especulação, ele nunca notou a incursão dos romanos, nem que a cidade havia sido tomada e nesse transe de estudo e contemplação, um legionário, aproximou-se dele inesperadamente e ordenou-lhe que o seguisse até ao general Marcellus Claudius, o comandante romano, algo que ele se recusou a fazer antes de ter uma demonstração do seu resultado, e o legionário enfurecido desembainhou a espada e perfurou-o.

- A segunda versão afirma que um legionário romano, correu na sua direcção com a espada desembainhada para matá-lo e Arquimedes pediu-lhe que parasse a mão por alguns instantes, para não ter que deixar inacabado e imperfeito o que estava a trabalhar, mas o legionário, sem qualquer compaixão, matou-o instantaneamente.

- Finalmente, a terceira versão conta que enquanto Arquimedes trazia ao general Marcellus Claudius instrumentos matemáticos, quadrantes, esferas e ângulos, com os quais a magnitude do Sol poderia ser medida a olho nu, alguns legionários viram-no a carregar um vaso pesado, e pensando que ele carregava ouro nesse vaso  mataram-no.

Conta-se que o general Marcellus Claudius dera ordem para capturar Arquimedes vivo por o considerar um dos sábios mais venerados da época e que ficou muito zangado com o legionário que o matou, e consta também que a frase “não pise nos símbolos” teria sido as últimas palavras de Arquimedes gritadas ao legionário quando da sua morte.

Arquimedes considerava que as suas realizações mais significativas eram aquelas relativas a um cilindro circunscrevendo uma esfera, pois ele estava muito orgulhoso de seu resultado sobre a relação entre os volumes de ambos os sólidos, e sempre pediu aos seus próximos que após a sua morte o seu resultado sobre a razão entre as áreas dos dois fosse inscrito no seu túmulo.

Arquimedes deixou um legado de trabalhos fundamentais na geometria, cálculo, e física, como o princípio de Arquimedes (relacionado à flutuabilidade), o uso da alavanca e a invenção de vários mecanismos, como a famosa parafuso de Arquimedes para irrigação.

Arquimedes foi sepultado em Siracusa, e segundo os seus desejos uma esfera inscrita num cilindro foi colocada no seu túmulo, a localização do seu túmulo foi-se perdendo ao longo do tempo, mas anos depois, Cícero, em suas Disputas Tusculanas, uma de suas mais interessantes e peculiares obras de conteúdo filosófico datada de 75 a.C., conta como ajudou os siracusanos a encontrar a tumba perdida de Arquimedes que se encontrava rodeada e completamente coberta por espinheiros e arbustos.

“Enquanto olhava toda a zona - visto que existe um grande número de túmulos junto à porta de Agrigento - notei uma pequena coluna que mal se elevava acima dos arbustos, sobre a qual havia a figura de uma esfera e de um cilindro. Eu imediatamente disse aos siracusanos – as autoridades também me acompanharam – que, como eu acreditava, era exatamente isso que eu procurava. Enviando muitos homens com foices, eles limparam e desocuparam o local. Quando o acesso a ele nos foi aberto, nos aproximamos da frente do pedestal e uma inscrição era visível com as partes finais dos versos corroídas quase até a metade.”

FONTES:

Wikipédia – Arquimedes

Worldhistory - Arquímedes

EditorialHerder - Arquímedes de Siracusa

Nutshell - Arquímedes: El genio matemático de Siracusa

Unicamp - Arquimedes de Siracusa

Ebiography - Biografia de Arquimedes

MundoEducação – Arquimedes, um físico, inventor, e matemático grego

Existe vida em Marte?

♦ Uma nova pesquisa sugere que nossas melhores esperanças de encontrar vida existente em Marte não estão na superfície, mas enterradas nas profundezas da crosta.

Vários anos atrás, o rover Curiosity da NASA mediu traços de metano na atmosfera marciana em níveis várias vezes maiores que o fundo. Mas alguns meses depois, o metano desapareceu, apenas para reaparecer novamente no final do ano. Essa descoberta abriu a intrigante possibilidade de a vida ainda existir em Marte, pois isso poderia explicar a variabilidade sazonal na presença de metano.

Mas enquanto Marte já foi o lar de oceanos de água líquida e uma atmosfera abundante, agora é um deserto desolado. Que tipo de vida poderia chamar o planeta vermelho de lar? A maior parte da vida na Terra não sobreviveria por muito tempo nessas condições, mas há um subgrupo de vida terrestre que pode encontrar em Marte um bom lugar para se viver.

Estes são os metanógenos, um tipo de organismo unicelular que consome hidrogênio para obter energia e excreta metano como um produto residual. Os metanógenos podem ser encontrados em todos os tipos de lugares inóspitos na Terra, e algo parecido com eles pode ser responsável pelas variações sazonais nos níveis de metano em Marte.

Em um artigo recente submetido para publicação na revista AstroBiology, e disponível no servidor de pré-impressão arXiv, uma equipe de cientistas vasculhou a Terra em busca de possíveis análogos aos ambientes marcianos, procurando metanógenos prosperando em condições semelhantes às que podem ser encontradas em Marte.

Os pesquisadores encontraram três condições potenciais semelhantes a Marte na Terra, onde os metanógenos fazem um lar. O primeiro é profundo na crosta, às vezes a uma profundidade de vários quilômetros, onde pequenas rachaduras nas rochas permitem que a água líquida penetre. O segundo são os lagos enterrados sob a calota polar antártica, que mantêm seu estado líquido graças às imensas pressões do gelo acima deles. E o último são bacias supersalinas e privadas de oxigênio no oceano profundo.

Todos esses três ambientes têm análogos em Marte. Como a Terra, Marte provavelmente retém um pouco de água líquida enterrada em sua crosta. E suas calotas polares podem ter lagos de água líquida enterrados embaixo delas. Por fim, tem havido evidências tentadoras - e fortemente contestadas - de água salgada aparecendo nas paredes das crateras.

No novo artigo, os pesquisadores mapearam as faixas de temperatura, níveis de salinidade e valores de pH em locais espalhados pela Terra. Eles então mediram a abundância de hidrogênio molecular nesses locais e determinaram onde os metanógenos estavam prosperando mais.

Para a última etapa, os pesquisadores vasculharam os dados disponíveis sobre o próprio Marte, descobrindo onde as condições melhor correspondiam aos locais mais favoráveis da Terra. Eles descobriram que o local mais provável para uma possível vida era em Acidalia Planitia, uma vasta planície no hemisfério norte.

Ou melhor, por baixo dele. Vários quilômetros abaixo da planície, as temperaturas são quentes o suficiente para suportar água líquida. Essa água pode ter os níveis certos de pH e salinidade, juntamente com hidrogênio molecular dissolvido suficiente, para sustentar uma população de criaturas semelhantes a metanogênios.

Agora só temos que descobrir como chegar lá.

🔹 MAIS INFORMAÇÕES: Andrea Butturini et al, Habitabilidade potencial do subsolo atual de Marte para metanógenos semelhantes aos terrestres, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2411.15064

🌏 Créditos/fonte/Publicação: por   Paul M. Sutter, Universo Hoje . phys.org

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O falcão peregrino e a aviação

O falcão peregrino (Falco peregrinus) é a ave mais rápida do mundo, e não é só isso, é também o animal mais rápido de todos.

Seu voo diário roda cerca de 100 mph, mas quando se trata de caça ele é capaz de picar a mais de 300 mph.

Toda a sua anatomia está perfeitamente adaptada para as velocidades extremas que ele pode alcançar. Portanto, não é novo que parte da sua aerodinâmica tenha sido adotada no setor aeroespacial.

A descoberta do Pósitron

No verão de 1932, Carl David Anderson, um jovem físico do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), estava analisando os raios cósmicos usando uma câmara de nuvens - um dispositivo que torna visíveis os caminhos das partículas carregadas à medida que passam por vapor supersaturado.

Em 2 de agosto, ele avistou algo incomum: uma partícula curva como um elétron, o que significa que tinha uma massa semelhante, mas estava dobrando na direção oposta em um campo magnético. Isso implícito que tinha uma carga positiva.

Este vestígio misterioso não poderia ser explicado por nenhuma partícula conhecida na época. Parecia a imagem de espelho de um elétron - a mesma massa, o mesmo giro, mas uma carga positiva. Anderson encontrou o pósitron (ou elétron positivo), a primeira evidência de antimatéria.

🔍 Fundo

A ideia de antimatéria tinha sido proposta teoricamente em 1928 por Paul Dirac, que desenvolveu uma teoria quântica relativística do elétron. Suas equações permitiram soluções com estados de energia negativa, que ele ousadamente interpretou como antipartículas - partículas com a mesma massa dos elétrons, mas carga oposta.

No entanto, isto era controverso e não tinha provas experimentais - até a descoberta de Anderson.

💡 Por que isso importava

- Primeira descoberta de antimatéria: O pósitron foi a primeira antipartícula alguma vez detectada, confirmando uma previsão ousada da teoria quântica.

- Prêmio Nobel: Anderson recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1936 por esta descoberta - ele tinha apenas 31 anos.

- Abriu a porta para a física de partículas: A descoberta do pósitron marcou o início da física de partículas como uma ciência experimental. Provou que todas as partículas podem ter uma antipartícula, levando a uma compreensão mais profunda da simetria da natureza.

- Impactos hoje: Positrons são agora utilizados em tomografia de PET (Tomografia de Emissão de Positron) na medicina, e são produzidos rotineiramente em aceleradores de partículas.

🌌 Uma Coincidência Cósmica

O que é particularmente poético é que o pósitron não veio de uma experiência de laboratório, mas de raios cósmicos - alta - partículas de energia do espaço sideral batendo na atmosfera da Terra. De certa forma, o próprio universo ajudou a confirmar a teoria de Dirac.

crédito da imagem: História do Dia (gerado por computador)

#physics #positron #Antiparticle #cosmicrays

https://en.wikipedia.org/wiki/Carl_David_Anderson 

https://timeline.web.cern.ch/carl-anderson-discovers-positron

A quebra da Simetria

Uma descoberta revolucionária no CERN pode finalmente explicar porque é que o Universo como o conhecemos existe.

Os físicos observaram um fenómeno que pode iluminar um dos maiores mistérios do Universo.

Especificamente, pode finalmente revelar porque é que a matéria existe.

Utilizando dados do Grande Colisor de Hádrons (LHC), os investigadores detetaram a violação de CP — um desequilíbrio no comportamento da matéria e da antimatéria — dentro dos bariões, as partículas que constituem a maior parte do Universo visível. Até agora, a violação de CP tinha sido observada apenas em mesões, deixando uma lacuna na nossa compreensão de como o Universo primitivo passou a favorecer a matéria em detrimento da antimatéria após o Big Bang.

Essa assimetria recentemente observada, vista na decadência dos bárions Λb em comparação com suas contrapartes de antimatéria, marca o primeiro caso confirmado de violação de CP em bárions.

Com uma significância estatística de 5,2 sigma, ou apenas uma chance em 10 milhões de o resultado ser aleatório, a descoberta inova na física de partículas. Embora não resolva completamente o mistério da relação matéria-antimatéria, fornece uma peça crucial do quebra-cabeça — e pode ser a chave para desvendar a física além do Modelo Padrão.

Fonte:

Colaboração LHCb, "Observação da quebra de simetria de paridade de carga em decaimentos de barions.", Nature (2025)

A física e a música

A frase "A matéria física é a música solidificada", atribuída a Pitágoras, captura uma profunda visão mística e metafísica. Pitágoras, conhecido por seus ensinamentos sobre a harmonia do cosmos, acreditava que toda a existência é governada por relações numéricas e vibrações. Esta afirmação sugere que a matéria, em sua essência, é uma cristalização de padrões vibracionais - uma ideia que une música, matemática e realidade física.

1. A Primazia da Vibração e Harmonia:

A música é fundamentalmente vibração organizada em padrões de harmonia. Nesta perspectiva, a matéria física também é o resultado de padrões vibratórios, embora numa escala mais densa e mais lenta. Os átomos e moléculas que compõem objetos físicos podem ser vistos como "ondas permanentes" de energia, estabilizadas em formas que percebemos como sólidas. A matéria, então, é uma manifestação de baixa frequência dos mesmos princípios cósmicos que dão origem ao som.

2. A ponte entre o intangível e o tangível:

A música é intangível - ela existe no tempo, não no espaço. A matéria, inversamente, existe no espaço e parece permanente. No entanto ambos emergem do mesmo substrato metafísico: a interação dinâmica entre energia e estrutura. Esta visão implica que o universo material não é separado do espiritual ou do abstrato, mas é uma expressão concretizada destes princípios superiores.

3. O Universo como uma Sinfonia:

Para Pitágoras, o cosmos era uma grande orquestra, com corpos celestes movendo-se de acordo com as leis matemáticas, produzindo a "música das esferas. ” Se a matéria é a música solidificada, então cada objeto, desde a mais pequena partícula à vastidão das estrelas, participa desta sinfonia cósmica. A própria existência é uma composição divina, e a nossa percepção da matéria física é apenas uma oitava de uma escala multidimensional.

4. Uma ressonância moderna:

Esta ideia ecoa através da física moderna, onde a matéria é entendida não como substância inerte, mas como energia ligada a configurações específicas. A mecânica quântica revela que as partículas são formas de onda, oscilando em campos de probabilidade. A natureza vibracional da realidade, sugerida por Pitágoras, ressoa com a compreensão vanguarda da matéria como energia em movimento rítmico.

Em suma, a afirmação "A matéria física é a música solidificada" convida-nos a ver o mundo material não como uma construção estática e morta, mas como uma expressão viva e ressonante da harmonia universal. Sugere que compreender a matéria é compreender a música, e compreender a música é vislumbrar a arquitetura divina do cosmos.

A quebra de simetria CTP

Durante décadas, os cientistas intrigaram-se com um mistério cósmico: por que há mais matéria do que antimatéria no Universo? De acordo com a física, o Big Bang deveria ter criado quantidades iguais de ambos - mas algo alertou o equilíbrio. Um suspeito chave neste mistério é uma diferença subtil na forma como a matéria e a antimatéria se comportam, conhecida como violação do CP.

CP significa conjugação de carga (C) e paridade (P)—dois tipos de simetria. Em termos simples, C vira uma partícula em sua antipartícula, enquanto P é como segurar o universo até um espelho e virar da esquerda para a direita. Se as leis da física fossem perfeitamente simétricas, matéria e antimatéria deveriam se comportar da mesma forma sob transformações CP. Mas eles não.

Os cientistas viram essa assimetria em mésons (partículas feitas de um quark e um antiquark), mas até agora nunca tinham apanhado isso acontecendo em bárions - partículas como prótons e nêutrons que compõem a matéria ao nosso redor.

Agora, usando dados do experimento LHCb no CERN, os pesquisadores fizeram um avanço: eles observaram a violação do CP na decadência de um barion de beleza (um primo pesado do próton contendo um quark bottom ou "beauty"). Estudando como ele se decai em partículas mais leves - e comparando-as com como sua contraparte de antimatéria decai - eles encontraram uma diferença clara.

Esta é a primeira observação confirmada de violação do CP em bárions. É uma grande coisa. Não só confirma uma grande previsão do Modelo Padrão da física de partículas, mas também abre a porta para novas físicas - forças ou partículas além do que sabemos atualmente - que podem ajudar a explicar porque é que o nosso universo não se aniquilou em luz pura.

A descoberta adiciona um novo capítulo à história do porquê do universo existir - e sugere que as próximas pistas podem estar escondidas no comportamento das partículas que nos compõem.

Crédito de imagem: Colaboração LHCb

#physics #particlephysics #cpviolation #CERN #LHCb #beautyquark

O Sol ☀️ como Bússola

O que fazer:

Corte um pau com cerca de 3 pés de comprimento e afie uma ponta dele. Conduz o bastão para o chão num lugar plano e ensolarado.

Localize a ponta da sombra e marque-a com um pau ou uma pedra pequena.

Repita o passo 2 a cada 15 minutos, mais três vezes. Agora você deve ter quatro pontos marcados no chão. Faça uma linha através dos quatro pontos. Esta é a sua linha leste-oeste.

Coloque outra vara reta num ângulo reto na sua linha leste-oeste, apontando para longe da vara de fazer sombras. Esta linha aponta para o norte (se estiver no hemisfério norte).

O sol move-se de leste para oeste, mas as sombras são como reflexos no espelho. Cada novo marcador sombra, portanto, estará a leste do marcador anterior. Dependendo do contraste da sombra, da hora do dia, da textura do chão ou da forma do seu bastão, decidir exatamente onde a sombra pára pode ser complicado. Você pode deitar algo no chão para ajudá-lo a ver melhor a sombra: uma camisa de cor clara, um pedaço de casca de bétula ou papel, até mesmo a sua mão.

O Sol, Júpiter e a Terra 🌎 em escala

🌎 O conjunto foi escalado de forma que a Terra é representada por uma simples esfera azul de 1 mm, enquanto Júpiter tem cerca de 10 mm de largura. 

🔎 Ainda assim, na escala, o Sol se eleva sobre os dois objetos como um globo de 109 mm. O fator de escala utilizado é de 1:12.740.000.000.

🟡 Se posicionados na distância correta para essa escala, a Terra precisaria estar a aproximadamente 11,7 metros do Sol, enquanto Júpiter teria que ser colocado a cerca de 61,1 metros de distância.

📡 Crédito da impressão: Little Planet Factory

Caçando Exoplanetas

Até o momento, já foram catalogados 7.510* exoplanetas — ou seja, planetas localizados além do nosso Sistema Solar. No entanto, apenas uma pequena fração foi observada por imagem direta. A maioria foi descoberta por meio de três métodos indiretos principais:

⭐ FOTOMETRIA DE TRÂNSITO

Quando um planeta passa em frente à sua estrela (do ponto de vista da Terra), o brilho da estrela diminui ligeiramente por um curto período. Esse pequeno escurecimento periódico indica que um planeta está "transitando" em frente à estrela, bloqueando parte de sua luz.

🚀 VELOCIDADE RADIAL

Sabemos que o universo está em expansão, o que significa que a maioria das galáxias e estrelas está se afastando de nós. Esse movimento pode ser detectado por um fenômeno chamado efeito Doppler, no qual há uma mudança aparente na frequência da luz emitida por objetos em movimento:

Se a estrela se aproxima, sua luz sofre um deslocamento para o azul (a frequência aumenta);

Se a estrela se afasta, ocorre um deslocamento para o vermelho (a frequência diminui).

Quando uma estrela tem um planeta orbitando ao seu redor, esse planeta exerce uma força gravitacional sobre ela, fazendo com que a estrela realize um leve movimento de vai-e-vem em sua trajetória. Esse movimento provoca alternâncias no deslocamento da luz — ora para o azul, ora para o vermelho — que não se explicam apenas pela expansão do universo, mas indicam uma oscilação periódica causada pela presença de um planeta.

Essa técnica, conhecida como método da velocidade radial, foi responsável por algumas das primeiras descobertas de exoplanetas.

🔭 MICROLENTE GRAVITACIONAL

Prevista pela Teoria Geral da Relatividade de Einstein, a microlente ocorre quando a gravidade de uma estrela curva a luz de uma estrela mais distante que está atrás dela, funcionando como uma lente natural. Se a estrela "lente" tiver um planeta, esse planeta também afeta a curvatura da luz, criando um segundo aumento temporário no brilho, sinalizando sua presença.

Já sabemos que muitos exoplanetas orbitam outras estrelas, mas ainda estamos longe de saber se algum deles abriga formas de vida. Por enquanto, continuamos sendo o único sinal de vida conhecido no vasto universo.

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*Número atualizado de exoplanetas: 7.510 planetas confirmados até 1º de julho de 2025 – exoplanet.eu

REFERÊNCIAS 

Artigo Nature (2022)

Planetary Society – Microlensing Method

Exoplanet Detection Techniques – NASA

Solstício de Inverno

O que significa?

Solstício de Inverno é um fenômeno da astronomia que marca o início do Inverno. Tendo como referência o Hemisfério Sul, o solstício de inverno é o instante em que o Hemisfério Norte está inclinado cerca de 23,5º na direção do Sol.

O termo solstício tem a sua origem no latim solstitius que significa "ponto onde a trajetória do sol aparenta não se deslocar". Consiste em sol + sistere que significa "parado".

No solstício de inverno acontece o dia mais curto do ano e consequentemente a noite mais longa do ano, em termos de iluminação por parte do Sol.

O solstício acontece graças aos fenômenos de rotação e translação do planeta Terra, pois graças a estes acontecimentos a luz solar é distribuída de forma desigual entre os dois hemisférios do planeta Terra.

Solstício de Inverno no Hemisfério Sul:

Quando os países do Hemisfério Sul, como é o caso do Brasil, estão passando pelo Solstício de Inverno, os países do Hemisfério Norte estão passando pelo fenômeno contrário: o Solstício de Verão.

Assim, são fenômenos que acontecem em momentos opostos, dependendo do hemisfério em que um determinado país se encontra. Por esse motivo, quando é Inverno no Brasil (Hemisfério Sul), é Verão em Portugal (Hemisfério Norte) e vice-versa

Os estados da matéria

Na escola, você provavelmente foi ensinado que havia três estados da matéria: sólido, líquido e gasoso. Então, à medida que aprendeu mais ciência, é possível que tenha encontrado um quarto: plasma.

No entanto, também há muitos estados da matéria menos familiares, com nomes como "condensado de Bose-Einstein" e "cristais do tempo". Então, quantos estados da matéria existem realmente?

A resposta é que existem quatro estados fundamentais da matéria: sólido, líquido, gás e plasma. Estes são os que acontecem naturalmente no Universo. Além destes, há estados exóticos da matéria. Estes são estados da matéria que você certamente não encontrará no seu dia a dia, mas que são permitidos pelas leis da física.

O mesmo material pode existir em muitas maneiras diferentes, dependendo de fatores como temperatura e pressão. Qualquer uma destas formas é chamada de "estado da matéria".

O estado da matéria dita como se organizam as moléculas que a compõem, quanto se movem e a força das forças entre elas, chamadas forças intermoleculares.

Então, dependendo dos tipos de propriedades usadas para definir estados, podem haver dezenas de exemplos diferentes encontrados em ambientes mundanos e extremos em todo o Universo.

Propriedades como condutividade e até características de natureza quântica chegaram a definir novos tipos de estados, incluindo o plasma e os condensados de Bose-Einstein.

https://www.livescience.com/46506-states-of-matter.html

O parafuso de Arquimedes

O parafuso de Arquimedes resolveu um dos maiores problemas práticos da antiguidade, que era encontrar uma maneira fácil de levantar líquidos. Arquimede criou uma máquina que permitiu que esta operação fosse realizada com relativa simplicidade: o parafuso Arquimedean. 

A máquina é composta por um grande parafuso e colocada dentro de um tubo, não necessariamente soldada à água. A parte inferior do tubo é imersa num líquido e, por rotação do parafuso, cada passo recolhe uma certa quantidade de substância que é levantada ao longo da espiral até sair da parte superior, para ser descarregada numa bacia de armazenamento.

A energia para rotação pode ser fornecida por um cabo, por animais, por hélices de moinhos de vento ou por tratores agrícolas. O parafuso de Arquimedes é atribuído a Arquimedes com base nos testemunhos de Diodoro Sículo e Ateneu. Estudos recentes, no entanto, indicam que pode já ter sido inventado antes de Arquimedes, uma vez que se pensa ter sido usado para irrigar os jardins suspensos da Babilônia. Arquimedes pode ter estudado o parafuso durante a sua estadia em Alexandria, no Egito, e pode ter importado um instrumento para a Itália que, portanto, já era conhecido no país do Oriente Médio. 

Os estudos de Arquimedes têm uma notável influência na história da ciência tanto na antiguidade, quando o rigor de suas manifestações é tomado como modelo, quanto na Renascença quando suas obras, publicadas em versões ou no texto original, são tema de grande interesse para aqueles que fundaram Ciência experimental moderna. 

Galileu Galilei pega o parafuso de Arquimedes na sua obra Le Meccaniche: na passagem "Sobre o parafuso de Arquimedes para remover água", ele demonstra como funciona. “Não me parece que neste lugar a invenção de Arquimedes de levantar água com o parafuso seja passada em silêncio: o que não é apenas maravilhoso, mas milagroso; pois descobriremos que a água sobe na videira, descendo continuamente. ”

Ainda hoje, o parafuso de Arquimedes é usado em vários contextos para levantar substâncias nos estados sólidos, líquidos e gasosos. Além disso, o auger hidráulico pode ser aplicado a níveis irregulares de água, uma vez que explora a energia potencial numa posição estacionária. No ponto mais alto, a energia potencial da água é máxima e como resultado da consequente queda para o ponto mais baixo, ela é transportada para um rotor ligado a um gerador que transforma a energia cinética dada pelo movimento do parafuso em energia elétrica. 

O fluido entra na cóclea, ou seja, os seus três ou quatro compartimentos, no ponto mais alto, enquanto um motor, iniciado por um impulso elétrico, a coloca em movimento. Os diferentes compartimentos formam câmaras individuais nas quais a água de entrada empurra, graças à força gravitacional da terra, criando um princípio de rotação. 

A energia produzida pela rotação do eixo auger é transmitida, através de um multiplicador de cinto, para um gerador; a velocidade de rotação é mínima, de fato o que vence nesta tecnologia não é a velocidade, mas a força de impulso.

Fonte: Blog do Arquimede

A tensão superficial da água

Quando a água entra em contato com uma superfície, geralmente ela tende a formar gotículas em vez de se espalhar em uma camada uniforme. Isso ocorre porque a água é composta de moléculas que são atraídas umas pelas outras. 

Na molécula da água o átomo de oxigênio consegue atrair elétrons com mais intensidade do que os de hidrogênio. Isso confere uma polaridade à molécula, ou seja, há um pólo positivo (H+) e um negativo (O-). Assim, há uma atração entre os hidrogênios de uma molécula de água (pólo positivo H+) e o oxigênio das moléculas vizinhas (pólo negativo O-), formando as chamadas pontes de hidrogênio.

Em função desta atração, as moléculas no meio de uma gota de água são puxadas uniformemente em todas as direções por todas as moléculas próximas. Por outro lado, na superfície da gota, devido a presença do ar acima, as moléculas são puxadas principalmente para dentro e para os lados, causando uma "tensão superficial". A superfície da gota de água é mantida unida pela atração entre as moléculas fazendo que resista a ser esticada ou quebrada. 

Essa tensão superficial, permite até mesmo que pequenos objetos mais densos que a água possam “flutuar” em sua superfície, a qual se comporta como uma membrana elástica. Na realidade, o peso do objeto é equilibrado pela força de tensão superficial da água.

É também devido à tensão superficial que alguns insetos conseguem andar sobre a água.

REFERÊNCIAS

https://www.usgs.gov/special-topics/water-science-school/science/surface-tension-and-water#overview

https://www.scientificamerican.com/article/measure-surface-tension-with-a-penny/

O Teflon e as nanopartículas

Panelas de Teflon são frequentemente usadas em nossas cozinhas. O Teflon é um plástico sintético (polímero) - composto por átomos de carbono e flúor - que reveste essas panelas e confere a propriedade antiaderente. 

Embora o Teflon (ou politetrafluoroetileno) ofereça benefícios e conveniência, a segurança desse tipo de revestimento plástico tem sido alvo de investigações, devido a suspeitas de riscos à saúde.  Há sugestões e evidências da associação de certos tipos de câncer à ingestão dessa substância, embora a quantidade ingerida deva ser considerada - ver referências. 

Panelas perdem gradualmente o revestimento de Teflon à medida que são usadas. Um estudo utilizando sofisticada técnica e métodos avaliou a quantidade desse revestimento que pode ser desprendido durante os cozimentos nessas panelas.

A técnica "Imagem Raman" permitiu estudar os microplásticos (<5 mm) e nanoplásticos (<1 μm) no revestimento de Teflon em nível molecular por meio de espalhamento de fótons. Os pesquisadores também aplicaram algoritmos personalizados para calcular a quantidade do revestimento desprendido.

Foi constatado que o abrasão e riscos de um espátula sobre o revestimento de Teflon de uma panela podem liberar até 2,3 milhões de pequenas partículas no alimento.

Para aumentar a preocupação, o Teflon (politetrafluoroetileno) faz parte da família das substâncias perfluoroalquiladas (PFAS, na sigla em inglês) chamadas "produtos químicos eternos" que não degradam no ambiente.

Se você não quer arriscar, prefira as panelas de ferro. Se prefere arriscar, evite riscar a sua panela de Teflon. 

Referências

Estudo sobre liberação de microplásticos

Luo, Y., Gibson, C. T., Chuah, C., Tang, Y., Naidu, R., & Fang, C. (2022). Raman imaging for the identification of Teflon microplastics and nanoplastics released from non-stick cookware. Science of The Total Environment, 851, 158293.

Estudos PFAS X Câncer

Steenland, K., & Winquist, A. (2021). PFAS and cancer, a scoping review of the epidemiologic evidence. Environmental research, 194, 110690.

Van Gerwen, M., Colicino, E., Guan, H., Dolios, G., Nadkarni, G. N., Vermeulen, R. C., ... & Petrick, L. M. (2023). Per-and polyfluoroalkyl substances (PFAS) exposure and thyroid cancer risk. EBioMedicine, 97.

Winquist, A., Hodge, J. M., Diver, W. R., Rodriguez, J. L., Troeschel, A. N., Daniel, J., & Teras, L. R. (2023). Case–cohort study of the association between PFAS and selected cancers among participants in the American Cancer Society’s Cancer Prevention Study II LifeLink Cohort. Environmental Health Perspectives, 131(12), 127007.

A dupla fenda de Young

No século XVII Isaac Newton propôs que a natureza física da luz era material, ou seja, ela consistia na propagação de um fluxo de partículas microscópicas. Posteriormente, outros cientistas defenderam a natureza ondulatória da luz. Foi somente no início do século XIX que o médico e físico Thomas Young por meio de uma série de estudos demonstrou a natureza ondulatória da luz. O mais famoso foi o experimento da dupla fenda.

O EXPERIMENTO DA DUPLA FENDA - Na experiência de Young, são utilizados três anteparos. O primeiro possui uma fenda, o segundo tem duas e no último ocorre a projeção da luz. Quando passa pela primeira fenda a luz sofre difração. A difração é a capacidade da onda se espalhar e contornar obstáculos (se estivermos em uma sala escura e houver um pequeno furinho que permite a entrada de luminosidade externa podemos constatar tal fenômeno). 

Outro aspecto ondulatório da luz pode ser verificado quando ela atravessa as duas fendas do segundo anteparo. Após a luz passar pelas duas fendas, acontece o fenômeno de interferência de ondas. A interferência pode ser construtiva ou destrutiva. Na construtiva as ondas “se somam” o que resulta no aumento de intensidade (ver figura). Na interferência destrutiva as ondas podem se anular. Como consequência da interferência, o resultado da projeção da luz que atravessa as duas fendas é um conjunto de faixas bem iluminadas alternadas por áreas mal iluminadas (franjas, ver figura).

O experimento de Young demonstrou de modo inquestionável a natureza ondulatória da luz. Porém, no início do século passado o físico Albert Einstein, para a explicar o efeito fotoelétrico, considerou que luz não se comportava como uma onda, mas sim como uma partícula, o fóton! Isso lhe rendeu o prêmio Nobel de 1921 .

Hoje admite-se que a luz ora se comporta como onda, ora como partícula!

VÍDEO DO EXPERIMENTO DAS DUAS FENDAS DE YOUNG: https://youtu.be/9UkkKM1IkKg

Créditos: entenda a ciência 

Isaac Newton

Isaac Newton, nascido em 25 de dezembro de 1642 (calendário juliano) ou 4 de janeiro de 1643 (calendário gregoriano) em Woolsthorpe, Inglaterra, é uma das figuras mais influentes na história da ciência. Seu trabalho não só transformou a física, mas também lançou as bases para a investigação científica moderna.

As três leis do movimento de Newton

Estas leis, publicadas em seu trabalho seminal Philosophi æ Naturalis Principia Mathematica (1687), são as pedras angulares da mecânica clássica, explicando a relação entre as forças que atuam sobre um objeto e seu movimento.

1. Primeira Lei: Lei da Inércia

"Um objeto permanecerá em repouso ou em movimento uniforme em linha reta, a menos que acione por uma força externa. "

Esta lei era revolucionária porque contradizia a física aristotélica, que sustentava que os objetos naturalmente descansam. Introduziu o conceito de inércia, uma propriedade da matéria para resistir às mudanças de movimento.

2. Segunda Lei: F = ma

"A aceleração de um objeto é diretamente proporcional à força líquida que atua sobre ele e inversamente proporcional à sua massa. "

Esta lei quantifica o movimento, fornecendo uma estrutura matemática para calcular como as forças afetam o movimento. A equação F=ma (Força igual à massa vezes aceleração) é amplamente aplicada em física e engenharia.

3. Terceira Lei: Ação e Reação

"Para cada ação, há uma reação igual e oposta. "

Este princípio explica as interações entre objetos, como o recuo de uma arma ou a propulsão de um foguete.

Contribuições mais amplas

1. Gravitação Universal: a lei de Newton da gravitação universal posiciona que cada massa atrai todas as outras massas com uma força proporcional às suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os seus centros. Esta mecânica terrestre e celestial unificada.

2. Cálculo: Newton co-desenvolveu cálculo (independentemente de Leibniz), uma ferramenta matemática crucial para descrever movimento, mudança e sistemas dinâmicos.

3. Ótica: Ele conduziu um trabalho pioneiro sobre a natureza da luz, mostrando que a luz branca é composta por um espectro de cores.

Contexto e legado

Newton nasceu durante um período tumultuado na Inglaterra, pouco depois do início da Guerra Civil Inglesa. Apesar destes desafios, seu gênio floresceu. Ele sintetizou as obras de predecessores como Copérnico, Kepler e Galileu, dando início à Revolução Científica.

Seus princípios governaram a física por quase 200 anos até que as teorias da relatividade de Einstein introduziram novos paradigmas para velocidades e campos gravitacionais alta

Fato divertido

Embora tenha nascido no dia de Natal sob o calendário juliano, o calendário gregoriano mudou sua data de nascimento para 4 de janeiro, alinhando-se com o acerto de contas moderno.

Os insights de Newton lembram-nos do profundo poder da curiosidade e do pensamento rigoroso — presentes tão duradouros quanto a própria época natalícia!

O átomo de Dalton

Por volta de 400 a.C., o grego Demócrito pensou que se pudéssemos dividir continuamente a matéria em pedaços cada vez menores, isso não seria infinito! Haveria um ponto final nessa divisão, uma unidade fundamental indivisível, o menor componente de toda a matéria existente. Essa foi possivelmente a primeira ideia do átomo feita pela mente humana.

No entanto, a ideia do átomo a partir de bases experimentais só se deu no início do século XIX com os estudos de John Dalton. O cientista realizou vários experimentos de reações químicas. Nessas reações a massa fixa de determinado elemento se combinava com diferentes massas de um segundo elemento formando diferentes compostos. Ele observou que as diferentes massas desse segundo elemento seguiam sempre a proporção de um número inteiro. Essa é a lei de múltiplas proporções, formulada em 1803.

Podemos constatar a lei de múltiplas proporções, por exemplo, na reação entre os elementos carbono e oxigênio. Se tivermos a massa fixa de 12,0 g carbono (C) podemos formar, usando 16,0 g de oxigênio (O), o monóxido de carbono (CO). Essa massa fixa de carbono (C) (=12,0 g) poderá, ao reagir com 32,0 g de oxigênio (O), formar um composto diferente, o dióxido de carbono (CO2). Ou seja, para 12,0 g de carbono é necessário exatamente o dobro (número inteiro) de oxigênio para formar outro composto.

Os experimentos de Dalton o levaram a concluir que (1) - toda a matéria é composta unidades indivisíveis, os átomos; (2) - que os átomos de um determinado elemento são idênticos em massa e propriedades; (3) - que os compostos são combinações de dois ou mais tipos diferentes de átomos e (4) - que uma reação química é um rearranjo de átomos. 

John Dalton foi o primeiro cientista a relatar a dificuldade de algumas pessoas em enxergar algumas cores. E ele percebeu isso nele mesmo, pois confundia o vermelho com o verde e o rosa com o azul. O termo daltonismo empregado para as pessoas que não distinguem certas cores foi uma homenagem ao cientista.

Dalton tinha limitação para distinguir cores, mas a sua mente foi responsável por um grande passo na ciência. Passo fundamental que permitiu que outros cientistas descrevessem de modo mais preciso a unidade que forma toda a matéria do universo.

Os modelos atômicos

1. Modelo de John Dalton (1803) – Modelo de Esfera Sólida

Visão geral:

Dalton propôs que toda matéria é composta de partículas indivisíveis chamadas átomos.

Ele imaginou átomos como esferas pequenas e sólidas - como bolas de bilhar.

Ideias principais:

Átomos do mesmo elemento são idênticos em massa e propriedades.

Átomos não podem ser criados, divididos ou destruídos.

Compostos formam-se quando átomos de diferentes elementos combinam-se em proporções fixas.

Importância:

Primeiro modelo científico do átomo baseado em evidências experimentais (como as leis do gás).

Lançou as bases para a química moderna.

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2. Modelo de J.J. Thomson (1904) – Modelo de pudim de ameixa

Visão geral:

Depois de descobrir o elétron, Thomson propôs que os átomos são feitos de uma substância carregada positivamente com elétrons carregados negativamente espalhados dentro dele - como passas em pudim.

Ideias principais:

Os átomos são divisíveis.

Elétrons são partículas subatômicas carregadas negativamente.

O resto do átomo é uma bolha de carga positiva para equilibrar os elétrons.

Importância:

Primeiro modelo a mostrar que os átomos têm estrutura interna.

Introduzi a ideia de partículas subatômicas.

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3. Modelo de Ernest Rutherford (1911) – Modelo Nuclear

Visão geral:

Conduzi a experiência de folha de ouro onde partículas alfa foram disparadas contra uma fina folha de ouro.

A maioria passou, mas alguns foram desviados em grandes ângulos.

Ideias principais:

Os átomos são principalmente espaço vazio.

Um núcleo pequeno, denso e positivamente carregado está no centro.

Elétrons orbitam ao redor deste núcleo.

Importância:

Reprovei o modelo de pudim de ameixa.

Introduzi o conceito de núcleo.

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4. Modelo de Niels Bohr (1913) – Modelo Planetário

Visão geral:

Bohr expandiu o modelo de Rutherford usando descobertas da teoria quântica.

Ideias principais:

Elétrons orbitam o núcleo em caminhos fixos ou "níveis de energia. ”

Cada nível tem uma quantidade específica de energia.

Os elétrons podem saltar para níveis mais altos quando a energia é absorvida e cair de volta quando a energia é liberada (como luz).

Importância:

Explicado porque é que os átomos emitem luz em cores específicas (espectros atômicos).

Adicionei o conceito de níveis de energia quantizados.

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5. Modelo de Erwin Schrödinger (1926) – Modelo Mecânico Quântico (Modelo Nuvem Electron)

Visão geral:

Schrödinger usou matemática complexa para descrever o comportamento dos elétrons como ondas, não partículas em órbitas.

Ideias principais:

Elétrons existem em regiões chamadas orbitais (não caminhos fixos).

Orbitais mostram onde um elétron é mais provável que seja encontrado.

A localização exata e velocidade de um elétron não podem ser conhecidas ao mesmo tempo (Princípio da Incerteza de Heisenberg).

Importância:

Modelo mais preciso e amplamente aceito hoje.

Forma a base da química quântica e da física moderna.

A dilatação do 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