A semana na Ciência

Vidro em marte

Descoberta de região coberta pela substância é mais um indício de que o planeta vermelho pode ter sido habitado por seres vivos bilhões de anos atrás

Edson Franco

No dia 3 de agosto está prevista a estreia nos cinemas de uma releitura do filme “O Vingador do Futuro”. Quem viu a versão original, estrelada por Arnold Schwarzenegger em 1990, deve se lembrar das cenas em que vidraças explodem e, expostos à atmosfera de Marte, os seres humanos passam por mutações terríveis. Se um dia essa ficção se materializar, o vidro das imensas janelas não precisará ser importado da Terra. Uma dupla de cientistas da Universidade do Arizona, nos EUA, descobriu que o norte do planeta abriga regiões misteriosas, escuras e forradas de vidro produzido espontaneamente por antigos vulcões. As formações se espalham por mais de dez milhões de quilômetros quadrados.

Esse tipo de vidro é formado quando o magma vulcânico é resfriado muito rapidamente. Para que isso aconteça, é preciso que ele seja quebrado em pequenos grãos durante uma explosão. No caso marciano, a hipótese mais provável é que o magma tenha entrado em contato com o gelo, que virou vapor muito rapidamente e provocou a explosão que, em velocidade recorde, espatifou e resfriou o magma. “Esses depósitos foram formados nos últimos três milhões de anos, o que faz com que as regiões em que se encontram sejam as mais jovens do planeta”, diz Briony Horgan, coautora do estudo e pesquisadora da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da universidade.

A descoberta é mais uma evidência da presença de água em Marte (leia quadro abaixo). A diferença em relação às demais é que o calor do magma e o gelo teriam formado, pelo menos temporariamente, alguns lagos de gelo derretido. É um fenômeno parecido com o protagonizado pelos vulcões sob glaciares na terrestre Groenlândia. Só assim para abrigar vida num lugar em que a temperatura média gira em torno dos 60 graus negativos. “Esses lagos deviam ser mornos e cheios de substâncias químicas diluídas que os micróbios podem comer”, constata Briony. Agora é a vez de os astrobiólogos começarem seus estudos e, talvez, concluir que não há vida em Marte. Mas já pode ter havido.

Berçário de gigantes?

Pesquisadores chechenos afirmam ter encontrado ovos fossilizados de dinossauros, mas paleontóloga russa levanta dúvidas sobre a veracidade do suposto achado

André Julião

Os maiores ovos de dinossauro já encontrados: um embuste criado pelo governo ou um engano cometido por cientistas? Não importa qual dessas afirmações é verdadeira: a notícia da descoberta de supostos ovos fossilizados na Chechênia – antiga república soviética famosa pela instabilidade política – está dando o que falar. Geólogos da Universidade Estatal Chechena afirmam ter descoberto pelo menos 40 fósseis, que medem de 25 centímetros a um metro, incrustados em uma montanha. Eles seriam dos répteis gigantes que habitaram a Terra há 65 milhões de anos.

“Deve haver muitos outros enterrados na região”, disse o geólogo Said-Emin Dzhabrailov. Segundo ele, só falta definir a que espécie pertencem os ovos. Uma resposta que a paleontóloga Valentina Nazarova, da Universidade Estatal de Moscou, tem na ponta da língua. “A história não é verdadeira. Dinossauros botavam ovos pequenos”, afirma.

Ainda segundo a pesquisadora, é bem provável que os dinossauros nunca tenham vivido no montanhoso norte do Cáucaso. “E eles não punham ovos enquanto pulavam, subindo montanhas”, afirma Nazarova. “Eu lamento muito, mas não posso ir contra a ciência”, reforça a russa. O achado teria acontecido depois que operários detonaram uma encosta a fim de abrir espaço para uma estrada.

Geólogos que passavam pelo local teriam descoberto as formas ovais por acaso. Coincidência ou não, o governo pretende criar ali uma área de proteção ambiental, a fim de atrair turistas e apagar a má reputação da região, de maioria muçulmana, onde foram travadas duas guerras separatistas entre 1994 e 2001 e ainda persiste uma insurgência radical.

A violência no norte do Cáucaso tem diminuído no governo do presidente Ramzan Kadyrov, que pretende ainda valorizar a região com projetos de construção multimilionários. O que pode explicar o surgimento repentino de uma atração turística. “Se eles querem criar uma lenda, deveriam dizer que os ovos foram postos por uma ave roca”, diz Valentina, citando a figura mítica de “As Mil e Uma Noites”. Só estudos isentos poderão determinar se o mundo está diante de uma das maiores descobertas científicas da história ou de um conto da Carochinha.

A caminho do tudo XII

A REVOLUÇÃO COPERNICANA

Raspa do Tacho: de Copérnico a Newton, um dilúvio de descobertas.



Como os primeiros filósofos gregos, Copérnico e Kepler tentaram encontrar simplicidade no mundo natural, olhando o céu estrelado. Como os gregos foram atraídos pela simplicidade e beleza de certas idéias. Para Copérnico seu pensamento estava no heliocentrismo, para Kepler na matemática elegante que achou nas órbitas elípticas. De todas as idéias que encontramos até agora a de Kepler foi a primeira correta, com certeza necessitando de refinamentos futuros mais ainda estudadas hoje em sala de aula por meus alunos. Depois de um intervalo de quase mil anos, a ciência e a busca de simplicidade estava de volta.



Nas décadas seguintes, houve uma época sem precedente na vida social e cultural de toda a Europa, e um período de muita criatividade na ciência, arte e literatura. Shakespeare escrevia suas peças e poemas, Cervantes encantava com o seu romance Dom Quixote. O meio cientifico estava no meio de uma grande transformação e a matemática chegava na maioridade: o logaritmo do Leandro foi inventado e a notação decimal estava sendo difundida. René Descartes, aquele do sistema de coordenadas e da filosofia “penso, logo existo” logo iria estabelecer novos fundamentos para a álgebra e a geometria. Acima de todos, estava o brilhante matemático e astrônomo italiano Galileu Galilei.

A partir deste momento vamos mudar de rumo e chamar este período de Revolução Cientifica onde o conjunto de descobertas iria de grosso modo de Copérnico a Newton. Este termo foi criado pelos historiadores no Século XX em virtude de um período glorioso onde o impacto dessas descobertas estabeleceram uma nova visão de mundo baseado em ciência empírica e dedução matemática. Foi o maior dilúvio de novas idéias que o mundo já viu.

A história é interessante pois novas idéias encontram resistência e a visão do universo descrita por Copérnico e Kepler é a maior prova disto. Essas idéias foram confirmadas por Galileu em um embate de opiniões que o levou a julgamento e à prisão domiciliar.... a seguir veremos em três ou quatro episódios essa história . Um abraço e nos acompanhe neste período grandioso.

Cientistas encontram ovos de dinossauro na Rússia

Fósseis foram descobertos durante construção de estrada.
Cerca de 40 ovos já foram encontrados e pode haver mais sob a terra.

Da Reuters

Geólogos da região da Chechênia, no sul da Rússia, descobriram o que acreditam ser ovos de dinossauro fossilizados postos por um dos enormes répteis extintos que habitaram a Terra há mais de 60 milhões de anos.

Homem observa ossos de dinossauros fossilizados na região da Chechênia (Foto: Reuters/Yelena Fitkulina)

"Encontramos cerca de 40 ovos até agora; o número exato ainda não foi estabelecido", disse o geólogo Said-Emin Dzhabrailov, da Universidade Estadual da Chechênia. "Pode haver muitos outros debaixo da terra".

saiba mais

• Ancestral do coelho 'roubava' ovos coloridos de dinossauros, diz estudo

A descoberta foi feita quando uma equipe de obras explodia uma encosta para construir uma estrada perto da fronteira da região com a Geórgia, nas montanhas do Cáucaso.
Uma equipe de geólogos encontrou os objetos ovais, semelhantes a pedras, com tamanhos que variam de 25 centímetros a um metro em uma recente viagem à área, disse Dzhabrailov. Ele afirmou que é preciso que paleontólogos determinem quais espécies de dinossauros puseram os ovos.
Dzhabrailov afirmou que o governo regional checheno, que quer afastar a reputação de violência da região, pensa em transformar a área em uma reserva natural e busca atrair turistas.

::: REABERTA A 'TEMPORADA DE CAÇA' AO BÓSON DE HIGGS :::

First stable beams of 2012 (ontem). Clique para ver maior.


O LHC - Large Hadron Collider, acelerador/colisor de prótons que fica na fronteira entre a França e a Suíça e é operado pelo CERN - Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear, está funcionando novamente.
Depois de uma parada técnica desde o final do ano passado, o equipamento voltou a operar. No início da madrugada de ontem (5 de abril, horário de Genebra) o equipamento confirmou "first stable beams of 2012",  ou seja, os primeiros feixes estáveis do ano de 2012. E agora o equipamento opera com 4000 GeV de energia por próton (4.10³ GeV = 4.10³.10⁹ eV = 4.10¹² eV = 4 TeV) . Embora tenha sido projetado para operar com energia cinética máxima de 7 TeV por próton, o acelerador até 2011 havia atingido somente 50% da sua capacidade.
A máquina gigante trabalha com dois feixes de prótons que poderão viajar a até 0,999999991c ou 99,9999991 % de c ( c é a velocidade da luz no vácuo). Os feixes viajam em sentidos opostos, dentro de um anel de quase 27 km de extensão e que fica encravado na rocha a 100 m de profundidade. Cada próton, de cada feixe, por enquanto vai viajar a uma velocidade ligeiramente mais baixa (pelo menos ao longo de 2012) carregando a energia de 4 TeV. Isso significa que em cada colisão teremos 4 + 4 = 8 TeV de energia, o que já é uma marca de energia nunca antes conseguida em nenhum outro experimento do gênero.
Os físicos acreditam que, com esta energia recorde, já em 2012 possa ser possível registrar uma enorme quantidade de eventos capazes de ratificar a existência do Bóson de Higgs, partícula responsável por conferir massa às outras partículas. O Bóson de Higgs, proposto nos anos 60 do século passado pelo inglês Peter Higgs, é única partícula que falta para ser confirmada de um total de 61 previstas pelo Standard Model ou Modelo Padrão de Partículas Elementares.
Se o Bóson de Higgs for detectado, será  a última tacada de um jogo incrível de sucesso que já dura algumas décadas. Mas, se os físicos não encontrarem a partícula de Higgs, a Física estará numa boa encrenca pois terá que resolver o problema da massa por um outro mecanismo. Se der a segunda opção, nem por isso vamos associar fracasso ao episódio e sim encarar os fatos como apenas uma etapa a ser vencida na pesquisa. Trabalhar com ciência é sempre assim: está dando certo, vamos em frente; não está dando mais certo, mudamos o rumo, e vamos em frente. O importante é sempre caminhar adiante!
Mas o clima de positivismo impera entre os pesquisadores que acreditam que 2012 tenha tudo para entrar para a história  da física de partículas como o ano de Higgs. Vamos aguardar, acompanhando tudo em tempo real! O Fìsica na Veia estará ligado aos experimentos do LHC e documentando tudo o que puder aparecer de novidade.

:: O Complexo de Aceleradores do CERN

LINAC 2, onde os prótons começam a ser acelerados


O LHC é o quinto e último estágio de aceleração dos prótons que faz parte de um complexo maior de aceleradores do CERN que pode ser vista na imagem abaixo.

Complexo de aceleradores do CERN. Clique para abrir versão maior.

A sequência dos quatro aceleradores até chegar no LHC (quinto estágio) é a seguinte:

1. Tudo começa no LINAC 2, o único acelerador linear do sistema que tira os prótons do repouso e os leva a 0,314c (ou 31,4% de c).
   Observação: Estes prótons são obtidos pela ionização de hidrogênio que perde seu único elétron depois de levar um "choque elétrico".
2. Em seguida os prótons são injetados no Booster, um acelerador circular pequeno (157 m de diâmetro) onde vão adquirir velocidade de 0,916c (ou 91,6% de c) . 
3. O terceiro estágio, que recebe os prótons vindos do Booster, é o PS, também circular e maior (630 m de circunferência). Nesta etapa os prótons são levados a 0,9993c (ou 99,93% de c). 
4. E mais uma vez os prótons trocam de acelerador para ganhar mais energia passando para o SPS, outro estágio circular, agora bem maior (6,9 km), onde chegam a 0,999998c (ou 99,9998% de c). 
5. Depois de divididos em dois feixes os prótons são injetados no LHC, o estágio final, com 27 km de circunferência, que poderá (quando estiver operando com sua máxima capacidade) levar os prótons até a incrível velocidade de 0,999999991c (ou 99,9999991% de c). 

Com se pode notar nos números acima, quanto mais perto de c (velocidade da luz no vácuo) chegam os prótons, mais difícil vai ficando de acelerá-los. Isso se deve ao fato de que, pela Relatividade Restrita de Einstein, a inércia de um corpo (no caso dos prótons) aumenta com a sua velocidade. Por isso, quanto maior a velocidade do próton, maior a sua massa inercial e, portanto, mais energia é necessária para continuar acelerando-o.
Se o próton (ou qualquer corpo dotado de massa) chegar à velocidade da luz no vácuo, sua inércia será infinita! E por isso mesmo não poderá mais ser acelerado! É esse "freio" natural relativístico que impede que qualquer corpo dotado de massa possa ultrapassar a velocidade c da luz no vácuo! É por isso que fala-se tanto que a velocidade da luz no vácuo é um limite superior de velocidade para qualquer corpo massivo no Universo! Entendeu?
Podemos estimar a energia de cada próton em cada um dos cinco estágios de aceleração acima descritos usando Relatividade Restrita de Einstein.
Para Einstein, qualquer corpo, mesmo parado, encerra uma quantidade de energia chamada energia de repouso E₀. Esta energia de repouso está relacionada à massa de respouso m₀ que é a massa do corpo quando ele ainda está parado. Veja:

Mas, se o corpo for acelerado e atingir velocidade v não deprezível em relação à c (velocidade da luz no vácuo), sua massa inercial crescerá e passará a ter um valor m que é maior do que m₀ por um fator γ conhecido como Fator de Lorentz:

onde

A nova energia do corpo (agora com movimento) será:

Note que esta nova energia E é a energia que o corpo já tinha (E₀) acrescida da energia que ganhou por adquirir movimento, ou seja, da energia cinética ( E_C).
Podemos, pela expressão acima, calcular o valor da energia cinética relativística E_C  explicitando os valores de E e  E₀ em função das massas inerciais (m e  m₀) e da velocidade c da luz. Veja:

Reescrevendo a expressão acima, substituindo m em função de γ e de  m₀ teremos:

Colocando  m₀.c² em evidência chegamos finalmente a:

que nos dá a expressão para a energia cinética relativísitica E_C de um corpo qualquer. No nosso caso estamos falando de prótons acelerados que, quando em repouso, possuem m₀ = 0,938 GeV/c².
Conhecendo a velocidade destes prótons ao final de cada estágio acelerador, podemos estimar o valor de γ. Veja:


... e assim por diante!
Preenchemos a tabela a seguir com os valores de γ calculados segundo a lógica acima.

Tendo os valores de γ calculados e tabelados, agora é só usar a expressão de  E_C obtida e teremos a energia cinética relativística de cada próton ao final de cada estágio. Confira:



.... e assim por diante.

Agora podemos preencher a coluna de energia (cinética) da tabela.


É curioso notar que cada novo estágio acelerador do CERN foi construído com a intenção de dar mais energia às partículas já aceleradas. Cada novo estágio é um upgrade no que já existia anteriormente! E essa mania de querer cada vez mais energia deve-se ao fato de que num acelerador de partículas, quanto mais energia, menor é o tamanho da partícula que pode ser produzida. Em outras palavras, com mais energia, podemos "observar" uma escala de tamanho ainda menor. A tabela abaixo mostra a evolução temporal da energia dos aceleradores e o correspondente fator de escala do comprimento "observável" das patículas oriundas das colisões.

Com valores recorde de energia cinética das partículas nunca antes conseguidos em aceleradores, o LHC é uma promessa de "enxergar" mais a fundo as entranhas da matéria! Deu para entender?

a semana na ciencia

Robótica verde

Equipe de estudantes da PUC-Rio vai levar suas máquinas movidas a energia solar à competição que reúne os robôs mais inovadores do mundo

Michel Alecrim

INOVAÇÃO 
Alunas do curso de engenharia da PUC-Rio observam os
robôs movidos a energia solar feitos na universidade

Numa competição de robótica em que as atenções normalmente se voltam para as lutas entre as máquinas, numa espécie de MMA de androides, delicados robôs movidos a energia solar estão ganhando espaço. Pela primeira vez, a RoboGames, encontro considerado a olimpíada do ramo, incluirá artefatos ecológicos entre suas atrações. A equipe brasileira da PUC-Rio, a RioBotz, que é recordista de medalhas do evento, aceitou o desafio e levará dois modelos ecológicos para San Mateo, na Califórnia (EUA), onde estudantes do mundo inteiro apresentarão suas invenções entre a sexta-feira 20 e o domingo 22.

Apolo e Invictus, os nomes dos pequenos robôs, seguem à risca as regras do evento e só usam tecnologia analógica. Não podem, portanto, ser guiados por controle remoto. A leveza é outro requisito. “As placas de energia solar produzem pequena quantidade de energia. Por isso tivemos que montar maquininhas bem leves”, diz o professor responsável pela equipe carioca, Marco Antonio Meggiolaro. O desafio mexe com a criatividade dos alunos. “Acho que será bem mais fácil usar a tecnologia solar nos robôs do futuro”, diz Gabriella Mansur, 20 anos, aluna do quinto período de engenharia de controle e automação.

Numa das provas, vencerá o robô que percorrer uma distância de dois metros em menor tempo. Não é à toa que o design seja, então, parecido com o de um carrinho. Na outra disputa, a pequena máquina terá que passar por obstáculos até chegar a uma fonte de luz. Nesse caso, o formato é parecido com o de um inseto. Correndo sobre rodas ou com passos desajeitados, as criações ajudam os estudantes a percorrer caminhos que levam a importantes inovações. Da mesma universidade, veio, por exemplo, o software Ginga, adotado nas tevês digitais brasileiras. Na torcida pelos robôs brasileiros estarão, portanto, empresas e consumidores. 

Vale mais que mil palavras

E US$ 1 bilhão. A compra do Instagram pelo Facebook reforça a tendência de uma internet cada vez mais visual e agita as redes sociais

Larissa Veloso

BOLADA 
O brasileiro Mike Krieger (à esq.) e o americano Kevin Systrom, criadores do Instagram

Mais um negócio bilionário fechado por Mark Zuckerberg ganhou as manchetes do mundo digital na última semana. Muitos especulam o motivo que levou o Facebook à aquisição do serviço de compartilhamento de imagens Instagram por US$ 1 bilhão. Para alguns, o site, que já tem 30 milhões de adeptos, estava roubando usuários da rede social. Há também quem aposte que a compra vai aprimorar o acesso ao Facebook via smartphones – um velho ponto fraco do time de Zuckerberg.

Seja lá qual for o motivo por trás da transação, ela dá mais um empurrão em uma tendência que vem movimentando o mundo digital nos últimos anos. O fato é que temos cada vez mais fotos, vídeos e ilustrações na internet, e cada vez menos palavras escritas. Afinal, praticamente todos nós carregamos uma câmera no bolso. “Até o final do século XX as pessoas filmavam e fotografavam os outros. Hoje todo mundo adora se filmar, fazer autorretratos. O Instagram é uma dádiva para os medíocres, deixa qualquer imagem esperta, especial”, analisa o designer Ricardo van Steen, diretor de arte da revista “Select”, publicada pela Editora Três.

As últimas mudanças nas redes sociais e a popularidade crescente dos sites de compartilhamento de imagens (leia quadro) são adaptações a esse novo modo de ver o mundo. Prova disso é o mais recente fenômeno da internet, o Pinterest. Criado para funcionar como um mural de fotos e recortes inspiradores, o serviço passou a aceitar vídeos, atingiu a marca dos 10 milhões de perfis e se tornou a terceira rede social mais popular nos EUA, atrás apenas do Facebook e do Twitter.

WEB VISUAL
Novo fenômeno da rede, o Pinterest (acima) funciona como um mural
de cortiça. Ao lado, a página do criador do Facebook, Mark Zuckerberg

Com seus cliques, o que os 40 milhões de usuários do Instagram e do Pinterest dizem é: ver fotos bonitas é muito mais interessante do que absorver o mesmo conteúdo na forma de palavras. Para quem encara os quatro mil caracteres desta reportagem, essa frase pode soar radical. Mas acredite, seu interesse não seria o mesmo se não tivéssemos fotografias de qualidade e um infográfico atrativo na mesma página.

Quem afirma isso são os cientistas. “Nossos cérebros estão conectados para fazer as coisas o mais rapidamente possível. As imagens ajudam o processo”, explica o especialista inglês em psicologia digital e autor de quase 30 livros sobre o assunto Graham Jones. Um exemplo: se alguém publica uma foto de si mesmo em uma montanha coberta de neve vestindo um par de esquis, automaticamente pensamos que a pessoa está curtindo férias em outro país e resolveu praticar o esporte. Uma conclusão que leva menos de um segundo.
Se, em vez da foto, porém, a pessoa posta um relato escrito sobre a viagem, o caminho fica muito mais longo. Nosso cérebro tem que chegar ao ponto do texto onde está a descrição, decodificar as palavras e juntar as diversas informações para chegar ao todo. Para nossa mente, esse é um longo caminho e, bem, nosso cérebro prefere os atalhos. “Essa é outra razão pela qual as imagens em redes sociais são tão populares – elas nos ajudam a usar nossos cérebros da forma como eles querem trabalhar”, diz Jones.

A invasão das fotos é só o começo. Especialistas apostam que o vídeo será o grande meio de comunicação da internet em breve. “Muitas pessoas já usam o Pinterest para compartilhar imagens em movimento. Segundo uma pesquisa da Cisco, em dois anos, 91% do conteúdo da internet será nesse formato”, afirma Gil Giardelli, consultor de redes sociais da empresa Gaia Creative.

Para ele, esse formato estimula a co-criação. Basta lembrar de quantas paródias existem com vídeos famosos no YouTube. Mas as novas gerações já estão indo além. “Meu filho de 12 anos não usa o Google para fazer buscas. Ele pesquisa tudo que quer saber direto no YouTube, porque sempre quer ver a cara da coisa”, conta o diretor de criação da agência de conteúdo digital Gynga, André Felipe. Mas o comportamento dos mais novos também preocupa. Num mundo em que as palavras estão se escondendo atrás das fotografias, como as novas gerações vão encarar a leitura? “Tenho medo de que isso gere uma exclusão social no futuro, entre os que têm cultura suficiente para escrever um texto e os que não têm”, pondera Felipe.

Mas há quem tenha uma visão mais otimista. “Reduzir a quantidade de texto escrito não está nos tornando estúpidos, mas, sim, nos ajuda a nos comunicar melhor e mais rapidamente. Além disso, nunca iremos nos livrar totalmente das palavras”, diz Jones. Que as letras são fundamentais para se viver em sociedade, isso não se discute. O que resta saber é se vamos preferir olhar as figuras em vez de ler o livro.

A caminho do Tudo - Parte XI

A REVOLUÇÃO COPERNICANA

Johannes Keples e a harmonia dos céus


Amigos, tenho sonhos um pouco macabros, espero um dia visitar a basílica de Santa Cruz em Florença e tocar o túmulo de Galileu; o de Isaac Newton na Abadia de Westminster também seria uma boa pedida, quem sabe né? Em cima de uma colina em praga ergue-se uma grandiosa estátua de bronze de dois grandes homens. A esquerda está Tycho segurando um sextante e ao seu lado Kepler, o teórico, olhando para o céu, não dá para entender o por que, já que o observador foi Tycho. O que a escultura não mostra é o relacionamento turbulento dos dois. Tycho era ríspido e um pouco Dunga ( arrogante ), vestia roupas extravagantes com um nariz de metal; Kepler, o mais fraco, um pouco tímido e místico. Talvez a última dupla excêntrica na história da ciência.


Sabemos que os dois homens não conseguiram entrar em um acordo sobre a estrutura do sistema solar: Kepler era um copernicano inabalável; Tycho, até o fim, rejeitou o modelo heliocêntrico. Embora Kepler fosse um teórico brilhante, não era um observador, este era o departamento de Tycho. De fato, durante o período em Ven, Tycho acumulara todos os dados que Kepler poderia querer, mais o teimoso Tycho não queria entregar a Kepler. Mesmo em seu leito de morte, diz-se que Tycho implorou a Kepler para não usar os seus dados apoiando o sistema de Copérnico, que cabeça dura. Após a sua morte Kepler foi forçado a negociar com seus herdeiros para ter acesso aos dados do observador.


Por fim, ele conseguiu o que precisava. Pondo em ação os seus poderes matemáticos, Kepler procurou um padrão simples nas observações de Tycho dos planetas. Ele acabou encontrando essa simplicidade: descobriu que a órbita de cada planeta não era um círculo, como todos pensavam; mas sim uma elipse. Com os círculos de Copérnico substituídos pelas elipses de Kepler, tudo se encaixou devidamente no lugar e não eram mais necessários os tais epiciclos.


Kepler logo descobriu mais duas leis do movimento planetário: um elo entre a velocidade do planeta e sua posição na órbita, e um elo entre o período orbital do planeta e sua distância média do Sol. Foi um mestre matemático do orgulhar o Sandro Peixoto.
Kepler não tinha todas as respostas. Para começar, ele acreditava que a trajetória de um planeta era governada pelo magnetismo, a forca que faz com que a agulha de uma bússola aponte para o norte, tal erro só foi corrigido por Newton quando atribuiu o movimento planetário a gravidade, a força que governa os corpos que caem. Contudo a sua descoberta das órbitas elípticas foi um avanço. Kepler, cativo pala simplicidade e elegância do seu modelo, sabia que o sistema heliocêntrico era mais que uma conveniência matemática. Era, ele tinha certeza, a verdadeira descrição do firmamento. “Outros podem tomar a atitude que quiserem”, escreveu ele.
Kepler morreu em 1630, quando a guerra devastava a Europa. A guerra apagou todos os sinais de seu túmulo, mas sua reputação que repousa nas leis do movimento planetário e na sua perfeição do sistema copernicano estava assegurada. Graças a Kepler, o sistema solar era um lugar muito menos misterioso. Um abraço, até o próximo episódio.

Ps. o sonho do professor...

Túmulo de Isaac Newton na Abadia de Westminster


Túmulo de Galileu na basílica de Santa Cruz em Florença

::: O MARTELO E A PENA (OU O APAGADOR E A BOLINHA DE PAPEL) :::

Um martelo e uma pena na Lua para homenagear Galileu

O vídeo acima mostra o astronauta David Scott, comandante da missão Apollo 15 (1971), realizando um experimento de queda livre em sua última caminhada lunar. Segurando uma pena de falcão na mão esquerda e um martelo de alumínio na mão direita, o astronauta deixou-os cair de uma altura aproximada de 1,6 m (pouco abaixo dos seus ombros). E os dois tocaram o solo lunar juntos!
O martelo, todos sabemos, é bem mais pesado do que a pena. Segundo informações oficiais da NASA, o martelo tinha massa de 1,32 kg contra apenas 30 g da pena.  Este experimento foi uma homenagem ao italiano Galileu Galilei (1564-1642), citado pelo astronauta como alguém importante que estudou a queda dos corpos num campo gravitacional, o ponto de partida para entendermos o comportamento da gravidade. E ratifica " (...) uma das razões por termos chegado aqui (na Lua) foi a existência há muito tempo atrás de um homem chamado Galileu (...)".
É importante salientar que a gravidade superficial lunar vale aproximadamente 1/6 da gravidade superficial terrestre (cerca de 1,67 N/kg ou 1,67 m/s²). Ela não é grande o suficiente para reter uma camada gasosa ao redor do nosso satélite. Sendo assim, na Lua, onde não há atmosfera, os corpos caem apenas ao sabor da gravidade. E Galileu havia previsto que, sem a presença do ar, corpos de massas diferentes (como um martelo e uma pena) soltos da mesma altura, simultaneamente, cairiam juntos, lado a lado, acelerando à mesma taxa. E, como afirma David Scott no vídeo, a Lua é um bom lugar para realizar este tipo de experimento, impraticável na época de Galileu, mas que hoje em dia pode ser realizado facilmente em laboratório usando bombas de vácuo que podem esvaziar um recipiente e simular a ausência de atmosfera para a queda (livre) dos corpos.
Hoje, numa turma de cursinho pré-vestibular (e há dois dias numa sala de terceiro ano do ensino médio), realizei o mesmo experimento, só que numa versão terrestre. Alguns alunos estavam no mundo da Lua, é fato. Mas a maioria esmagadora estava por aqui mesmo e ligada no assunto! Troquei o martelo por um apagador de madeira que peguei na lousa e a pena por uma folha de caderno gentilmente cedida (em ambas as turmas) por uma aluna da primeira fila.
Primeiro deixei cair a folha de caderno, solta da mesma altura que o apagador. O apagador foi direto ao chão. Mas a folha fez um "curioso bailado no ar" enquanto caia. Nesse "bailado" perdeu tempo, chegando ao chão bem depois do apagador. Em seguida, amassando a mesma folha de papel na forma de uma bolinha, repeti o experimento. Para a surpresa de alguns, os dois objetos foram direto para o chão. E chegaram juntos, pelo menos dentro da precisão do experimento que foi feito no "olhômetro".
Vale lembrar que a bolinha de papel nada mais é do que a própria folha de caderno. Logo, são as mesma moléculas e, portanto, a mesma massa. Só que aberta, a folha oferece maior área de contato com o ar e, portanto, fica sujeita a uma força de atrito aerodinâmico bem maior, não desprezível. Já no formato de bolinha, o atrito com o ar cai para valores não perceptíveis dentro das condições do experimento.
Este ensaio muito simples, que qualquer pessoa pode fazer praticamente em qualquer lugar, nos mostra que:

• Não é verdade que corpos mais pesados (ou com maior massa) sempre aceleram mais, ganhando maior velocidade e, portanto, chegando antes ao solo.
• A presença (ou não) do atrito aerodinâmico (ou atrito com o ar) muda completamene o problema. 

Vamos aprofundar um pouco mais estas ideias a seguir.

:: Antes de mais nada, a importante diferença entre massa e peso

Pergunte a uma pessoa "qual o seu peso?" e ela certamente vai responder "x quilos ou x kg". É automático! Mas, se é em kg, não é peso, é massa! Peso teria que ser em N (newton) ou qualquer outra unidade de medida de força. Concorda?

No cotidiano é muito comum trocarmos peso por massa ou simplesmente ignorarmos a importante diferença entre eles. Mas na Física, não diferenciar peso de massa é cometer um erro grave.

A tabela a seguir estabelece as principais direrenças entre peso (P) e massa (m). 

Você até pode continuar trocando peso por massa no seu dia a dia. Mas dentro da Física, se o fizer, já era! Portanto, fique ligado para não fazer confusão!  

:: Chama o Newton pra explicar!

Voltando ao experimento (do astronauta David Scott e o meu "clone" feito aqui mesmo na Terra), a pergunta fundamental é: por que sem levar em conta o atrito aerodinâmico, corpos de massas diferentes caem com a mesma aceleração?

A resposta é simples e nos remete à Segunda Lei de Newton, a famosa "força é igual a massa X aceleração" que, com um pouco mais de rigor, deve ser escrita assim:

onde R é a força resultante sobre o corpo de massa m e a a aceleração que este corpo vai adquirir por ação das forças que dão a resultante R sobre ele.  

A figura a seguir nos mostra um corpo qualquer em queda livre, ou seja, caindo sem levarmos em conta o atrito com o ar. Este corpo pode ser o martelo ou a pena que viajaram para a Lua ou (aproximadamente) o apagador e a bolinha de papel que usei na sala de aula.

Note que a única força que atua sobre o corpo é a força da gravidade, ou seja, a força peso P. Logo, a força resultante R é o próprio peso P.

Já sabemos que peso é massa x gravidade (P = m.g) bem como a força resultante é a massa X aceleração (R = m.a). Assim, qualquer que seja a massa m do corpo, sempre teremos:

Percebeu como a massa m (que estava presente no primeiro e no segundo membros da equação acima) "some" do cálculo? Confiando no poder da linguagem lógica da Matemática, se a massa "desaparece" da conta é porque ela não é relevante para o problema analisado! Em outras palavras, a aceleração a de queda não depende da massa m do corpo. Seja o corpo um martelo de 1,32 kg (P_Martelo = 1,32 x 1,67 = 2,20 N) ou uma pena de 0,030 kg ( P_Pena = 0,03 x 1,67 = 0,05 N ), a aceleração de queda na Lua será sempre a mesma e terá valor a = g_Lua = 1,67 m/s². Na Terra, que tem maior massa e portanto maior campo gravitacional, o puxão para baixo é maior e acelera mais os corpos em queda. A aceleração de queda é maior, mas tem valor igual em ambos os corpos. E continua a ter a mesma intensidade da aceleração g da gravidade que na superfície do nosso planeta é  g_Terra  = 9,8 m/s². Aqui na Terra os corpos "ganham" velocidade na queda a uma taxa maior do que na Lua (9,8 m/s² > 1,67 m/s²). Mas continuam a acelerar juntos, mesmo tendo massas diferentes. 

Entendeu o espírito da coisa?

Agora você já sabe (e pode até mesmo experimentar na prática): corpos de massas diferentes, às vezes bem diferentes, caem com a mesma aceleração (ou ganham velocidade na mesma taxa) em situações em que o atrito com o ar inexiste ou pode ser desprezado. Esta é uma ideia física importantíssima, descoberta por Galileu, ratificada por Newton, e que já caminha para quatro séculos de existência!

A semana na Ciência

Solução animal

Cães que detectam vazamentos de petróleo são os novos membros de uma elite de bichos treinados para proteger o planeta contra a ação do homem

Edson Franco

PARCERIA
O treinador Turid Buvik acompanha o border collie
Jippi, que fareja vazamentos a 5 km de distância

Eles não têm culpa pelo aquecimento global, mas, cada vez mais, os bichos são convocados para reparar os estragos feitos pelo homem. Para tanto, lobos, macacos, tartarugas e ratos já foram estudados em laboratório ou partiram em missões suicidas para atenuar a destruição do planeta (leia abaixo). Os mais novos membros desse clube de animais salva-vidas são os cães. No focinho deles pode estar
a solução para manter protegida toda a fauna marítima no Ártico.

Essa região do Polo Norte é rica em um petróleo bem mais difícil de minar do que o do pré-sal brasileiro. Prospectar em superfícies geladas exige as mais modernas tecnologias de perfuração e envolve muitos riscos. Um dos mais preocupantes são os vazamentos, bem mais difíceis de ser contidos quando é preciso atravessar camadas quilométricas de gelo para estancá-los. Num evento desses, rapidez é fundamental. Cientes disso, cinco das maiores empresas petrolíferas do mundo – a italiana Agip, as americanas ConocoPhillips e Chevron, a britânica Shell e a francesa Total – juntaram borderôs para bancar uma pesquisa que apresentasse o meio mais eficiente de diagnosticar um vazamento sob o gelo no menor tempo possível.

A empresa escolhida para tocar o experimento foi a norueguesa Sintef, que já sabia da inexistência de uma máquina capaz de realizar esse tipo de trabalho. Assim, em associação com a também norueguesa escola de cães Trondheim, a Sintef começou a investigar até que ponto o faro canino poderia ser a melhor ferramenta. Os border collies Jippi e Blues e a dachshund Tara foram treinados ainda em solo norueguês para detectar vazamentos e ajudar no diagnóstico da dimensão que a mancha de óleo estiver ocupando. Levados ao Ártico, eles conseguiram, com o vento a favor, captar o cheiro de petróleo a até cinco quilômetros de distância.

“Eles são a melhor saída hoje. Afinal, cães não precisam de baterias para funcionar, o que é uma vantagem inigualável num ambiente remoto e hostil como o do Ártico”, diz Per Johan Brandvik, pesquisador sênior da Sintef e um dos responsáveis pelo trabalho de campo. Segundo ele, para fazer parte dessa tropa de elite canina, o animal deve ser confiante e capaz de trabalhar nas mais variadas condições climáticas, além de não estranhar ser transportado em aviões, barcos ou snowmobiles. Experiência anterior com treinamento de resgate diminui o tempo de aprendizado. “Precisamos de uns três anos para preparar um cão completamente destreinado”, conta Brandvik.

Nem tudo é fofo nessa história de levar bichos para o Ártico. Para grupos preocupados com o ambiente, essa pesquisa nem deveria acontecer. E não é por conta dos cãezinhos. “Esse trabalho é um exemplo de como ainda não temos tecnologia e ciência para perfurar na região”, afirmou por e-mail Marilyn Heiman, diretora do programa para o Ártico do Pew Environment Group, dos EUA. Apesar de protestos como esse, os ambientalistas sabem como é difícil frear as perfuratrizes das maiores petrolíferas do mundo.
E, por enquanto, a arma mais eficaz contra a fúria delas é o faro dos nossos melhores amigos.

 

Dilma: crescimento movido somente a energia eólica é "fantasia"

Para a presidente, dizer que o desenvolvimento sustentável não pode causar nenhum impacto ao meio ambiente, é uma "discussão falsa de quem não tem projeto e não vai apresentar um caminho para o mundo"

Do Portal Terra

A presidente Dilma Rousseff subiu o tom nesta quarta-feira (4) e aproveitou uma reunião com o Fórum Brasileiro sobre Mudanças Climáticas para rebater defensores de que a energia eólica deveria ser usada em substituição às hidrelétricas. Ambientalistas criticam obras como a da usina de Belo Monte chamando a presidente de desenvolvimentista. Para a presidente, esse tipo de sugestão "é fantasia".
"Temos a missão mais difícil que é propor um novo paradigma de crescimento que não pareça fantasioso. Ninguém aceita discutir a fantasia. Ela não tem espaço na fantasia. Eu não falo de utopia, falo de fantasia. Tenho que explicar como comer, ter acesso a água e como vão acessar a energia. Eu não posso falar: 'é possível só com eólica iluminar o planeta'", disse a presidente.
Para a presidente, dizer que o desenvolvimento sustentável não pode causar nenhum impacto ao meio ambiente, é uma "discussão falsa de quem não tem projeto e não vai apresentar um caminho para o mundo".
"Para garantir energia de base renovável tem de ser hídrica, porque eólica não segura, né, Pinguelli?", disse Dilma, voltando-se para o presidente do Fórum, Luiz Pinguelli Rosa. A presidente aproveitou ainda para lembrar que soluções como energia eólica tem deficiência de estoque. No caso de hidrelétricas, é possível usar barragens para armazenar água.
"Não venta igual todo o horário do dia e não há como estocar vento", disse. Dilma citou um exemplo de uma vez que foi a Espanha e há oito meses não havia produção de energia eólica por falta de ventos. "Não é possível sobrar vento para produzir energia", disse.
Dilma foi ministra de Minas e Energia no primeiro mandato do ex-presidente Luiz Inácio Lula da Silva. Foi na gestão dela que o governo federal desenvolveu o marco regulatório da energia. Para a presidente, a criticada usina de Belo Monte é estratégica para a produção de energia a longo prazo no País.
Belo Monte é o principal empreendimento do Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) na área de energia, com capacidade de geração de 11,2 mil megawatts (MW). O contrato de concessão valerá por 30 anos, com início de fornecimento a partir de 2015.

A caminho do Tudo - Parte X

A REVOLUÇÃO COPERNICANA

Tycho Brahe: Apenas um GRANDE observador

Amigos da série a caminho do tudo, já conhecemos : Tales de Mileto, Empédocles, Demócrito, Euclides, Arquimedes, Aristóteles, Copérnico e chegou a hora do grande observador.


O próximo passo a desafiar a cosmologia medieval veio de um herói Dinamarquês chamado Tycho Brahe. Como Galileu, é lembrado na História pelo seu primeiro nome, sendo nascido na cidade de Scania três anos após a publicação do livro revolucionário de Copérnico. Suas contribuições à ciência só ficam devendo aos “causos” particulares de sua vida. Quando jovem numa peleja, digo duelo com seu amigo, teve um pedaço de seu nariz decepado, deixando um buraco bem feio coberto por uma prótese de metal pelo resto de sua vida. Quando tinha que tratar do ferimento passando um tipo de ungüento, precisava remover a prótese e era motivo de riso e piadas. Um que não gostava muito dele dizia que Tycho via muitas estrelas através dos orifícios triplos do nariz, sacanagem.
Quando jovem, testemunhou uma serie de fenômenos que o deixaram fascinado. O primeiro foi um eclipse solar. O que aguçou sua curiosidade foi o fato dos astrônomos preverem tal acontecimento com meses ou até anos de antecedência; ele queria saber daquilo. Mais tarde quando estudava na Alemanha, ele testemunhou o emparelhamento de Júpiter e Saturno, uma notável reunião celeste que só aparece a cada 20 anos, parece a seleção do Uruguai na copa da África. Ele notou que as tabelas publicadas se baseadas no modelo de Ptolomeu ou de Copérnico, eram grosseiramente imprecisas; o tempo dado para maior aproximação dos planetas estava defasado em vários dias e enxergou neste momento a sua verdadeira vocação, ele iria dedicar o resto de sua vida para fazer observações o mais corretas possíveis dos corpos celestes, tremendo.
Um evento ainda mais espetacular iluminou os céus em novembro de 1572, quando uma estrela nova apareceu no céu de Cassiopéia e ele descreveu o fenômeno que iria lhe trazer a glória em seu livro De Stella Nova ( Sobre uma nova estrela ).



Notei que uma nova e inusitada estrela, superando em brilho todas as outras estrelas, reluzia quase diretamente acima da minha cabeça. E como eu sempre conheci quase perfeitamente, desde criança todas as estrelas do firmamento... ficou evidente para mim que nunca houvera nenhuma estrela naquele lugar no céu, nem mesmo a menor, para não falar de uma estrela tão brilhante como essa.

Brilhante observação, pois a cosmologia estabelecida naquele tempo proibia qualquer mudança no céu estrelado sendo que qualquer objeto novo era assumido como fenômeno atmosférico localizado abaixo da esfera da lua. Entretanto se a nova estrela estivesse tão perto da Terra, ela deveria demonstrar sua posição relativa ao fundo das estrelas, ou seja, deveria mudar de posição no decurso da noite, conforme a rotação da Terra, fato que não ocorreu.

Concluo, escreveu ele, que esta estrela não é nenhum tipo de cometa ou meteoro incandescente...mas uma estrela brilhando no próprio firmamento, uma estrela nunca vista em nosso tempo, ou em nenhum tempo desde o começo do mundo, BRILHANTE, enfim a glória.

A observação da nova estrela desferiu um golpe fulminante contra a ordem cosmológica estabelecida. Aqueles que deveriam se ater ao universo se Aristóteles e Ptolomeu podem ter desprezado o modelo Copernicano por uma conveniência matemática mais não havia como escapar da supernova de Tycho vista por observadores dos céus em toda Europa e agora comprovadamente pertencendo ao firmamento “imutável” .
A observação tornou Tycho famoso, um astro da época. Tão famoso que o rei da Dinamarca, Frederick II, ofereceu sua própria ilha onde então Tycho poderia realizar seu sonho de mapear o céu. Nos anos seguintes Tycho transformou a ilha de Ven no principal centro europeu de estudos astronômicos e em pouco tempo já estava observando o sol, a lua, as estrelas e os planetas, Ele inventou novas ferramentas para a astronomia e compartilhou as descobertas com o mundo.


Tycho passou 21 anos de sua vida em Ven e em 1599 aceitou uma nova posição em Praga onde entrou em declínio. No final de sua carreira propôs um novo modelo do sistema solar, algo como meio termo entre Ptolomeu e Copérnico.

>Observe um detalhe, quem olha para o céu é Kepler e não Tycho. Intigrante não?

Nessa época ouviu falar de um jovem cientista alemão Johannes Kepler, que estava construído uma reputação em matemática e astronomia o que convidou para juntar-se a ele em Praga, pelo que esta amizade só durou um ano, logo, foi breve o tempo que passaram juntos.


A história peculiar e trágica da morte de Tycho se deu por uma infecção urinaria; conta-se que foi convidado para um jantar e percebeu que precisava ir ao banheiro mais para não contrariar seu anfitrião segurou a urina por mais tempo do que estava acostumado. Se preocupou mais com a etiqueta do que com sua saúde. Quando a festa terminou já era tarde demais; Tycho morreu de complicações onze dias depois, triste fim. Seu legado continuou com Kepler que escreveu três leis que regem o movimento dos planetas e até hoje tem seu reconhecimento. Como dissemos no início do post, apenas um GRANDE observador; um abraço e nos acompanhe no penúltimo episodio da temporada: Johannes Kepler e a harmonias dos céus.

Diagrama de Fases

1. O DIAGRAMA DE ESTADO

O gráfico que representa as fases da matéria termodinamicamente em função da pressão e da temperatura é chamado de diagrama de fases.

A curva 1, que delimita as regiões das fases sólida e líquida, representa a curva de fusão, onde os estados sólido e líquido da substância estão em equilíbrio. 

A curva 2, que delimita as regiões das fases líquido e vapor, representa a curva de vaporização, onde os estados líquido e vapor estão em equilíbrio. 

A curva 3, que delimita as regiões das fases sólida e vapor, representa a curva de sublimação, onde os estados sólido e vapor estão em equilíbrio. 

O ponto P é um ponto comum às três curvas e é denominado ponto triplo ou ponto tríplice, neste ponto as três fases – sólido, líquido e gasoso, estão em equilíbrio. 

O ponto triplo da água ocorre quando a mesma está à temperatura 0,01°C sob pressão de 611,73 pascal.

Água nas três fases, representando o ponto tríplice

2. CURVAS DO DIAGRAMA

2.1 Curva de Fusão 

A curva de fusão é avaliada sob dois aspectos: para substâncias que se dilatam na fusão (grande parte das substâncias) e para substâncias que se contraem na fusão (água, bismuto, ferro e antimônio). 

Grande parte das substâncias: o aumento da pressão é seguido do aumento da temperatura de fusão. 

Água – Bismuto – Ferro – Antimônio: o aumento da pressão é seguido de diminuição da temperatura de fusão. 

2.2 Curva de Vaporização 

A vaporização pode ocorrer de duas formas: por ebulição ou por evaporação. A temperatura de vaporização por ebulição depende da pressão de tal forma que à medida que aumentamos a pressão, a temperatura de ebulição também aumenta. 

A vaporização por evaporação é um processo que pode ocorrer sob pressão atmosférica, independente da temperatura (moléculas de um líquido, por exemplo, não possuem a mesma velocidade; algumas mais velozes conseguem escapar da superfície do líquido, fazendo com que o mesmo evapore). 

2.3 Curva de Sublimação 

Sólido ou vapor que se encontra abaixo da pressão do ponto triplo, se aquecido ou resfriado respectivamente, passa diretamente de uma fase para outra. 

3. INFLUÊNCIA DA PRESSÃO

A pressão influi sobre as temperaturas em que ocorrem as mudanças de estado físico.

3.1 INFLUÊNCIA NA FUSÃO

   Quase todas as substâncias, ao fundirem, aumentam de volume. No entanto existem algumas exceções, como a água, a prata, o antimônio, o bismuto, que diminuem de volume ao fundirem.

   A pressão influencia a temperatura de fusão desses dois grupos de maneira distinta, vejamos.

 Tudo o que foi dito sobre a temperatura de fusão também é válido para a temperatura de solidificação.

3.2 INFLUÊNCIA NA EBULIÇÃO

   A influência da pressão sobre a ebulição é muito mais simples que sobre a fusão, pois a regra agora é única:

Link...