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

quinta-feira, 9 de maio de 2013

::: AULAS DO IFGW/UNICAMP NO YOUTUBE :::



UNIVESPTV/IFGW/UNICAMP Aula 1 da disciplina Física III - primeiro semestre 2013

O canal UNIVESP TV da Universidade Virtual de São Paulo no Youtube está disponibilizando aulas de Física III (2013) do IFGW - Instituto de Física  "Gleb Wataghin" da Unicamp.
O material é muito bom! Recomendo! Deu até saudades dos bons tempos da graduação no IFGW!
Logo acima você tem a primeira aula da disciplina Física III - Eletromagnetismo que faz parte da grade curricular do segundo ano (terceiro semestre) de graduação em Física (licenciatura e bacharelado). O prof. Luiz Marco Brescansin tem uma excelente didática. Não o conhecia. Mas já virei seu fã. Confere lá e depois me conta (em comentário) o que achou.

Desde 2012 estas aulas estão sendo publicadas. Confira aqui a aula da disciplina Física II - Ondas I - Parte 1. O prof. Peter Schulz eu já conheço e ratifico que também é fera!

Na série Cursos Unicamp, no mesmo canal, também encontrei aulas de Cálculo Diferencial e Integral. A profa. Ketty Abaroa de Rezende, assim como o professores Brescansin e Schulz, parecem ter sido escolhidos a dedo pela clareza nas explicações. Confira abaixo o vídeo da aula inicial de Cálculo III - Equações Diferenciais.


UNIVESPTV/IMECC/UNICAMP Aula inaugural de Cálculo III

Já existem outras aulas de Física III e Cálculo III no ar e imagino que aos poucos, na medida em que o semestre for andando, elas também serão atualizadas.

Garimpando no canal UNIVESP TV, você vai encontrar um material super interessante, bem vasto e de altíssima qualidade. Há outros inúmeros cursos,  também em outras áreas do conhecimento.

prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)

quarta-feira, 8 de maio de 2013

::: O SOL PISCOU PRA NÓS :::


SDO/NASA

Flare solar registrado hoje com origem na mancha solar AR 1719

A imagem acima, feita hoje pelo SDO - Solar Dynamics Observatory, mostra um flare solar, evento que corresponde a um flash de radiação eletromagnética visível e invisível que ocorre quando a energia armazenada no campo magnético próximo à manchas solares é liberada. Esta radiação compreende comprimentos de onda que vão desde as ondas de rádio (infravermelho) até os raios X e raios gama (ultravioleta). Não deixe de ver vídeo do evento capturado pelo coronógrafo do SOHO - Solar and Heliospheric Observatory.

Um flare solar geralmente é acompanhado por uma ejeção de massa coronal que corresponde a erupçõe gigantes que lançam gás ionizado para o espaço. Quando esta ejeção está voltada para a Terra, nosso planeta será atingido pela radiação (num primeiro momento) e pelas partículas carregadas do gás inonizado (num segundo momento). Cientistas já sabem que houve ejeção de massa coronal no flare solar de hoje.

Este evento já era esperado. Imagem do SDO de 8 de abril  já mostrava a rápida evolução das manchas solares AR 1718 e AR 1719 que já tinham potencial para gerar um flare solar. Note na foto que a mancha AR 1719, que deu origem ao flare de hoje, está começando a aparecer à esquerda do disco solar. Com a rotação do Sol, quando ela explodiu hoje, estava voltada para a Terra que, sendo assim, tornou-se alvo da radiação e das partículas* ejetadas da nossa estrela.

:: Calculando os tempos de chegada da radiação e das partículas

A radiação liberada no flare, viajando no vácuo, atingiu o nosso planeta minutos depois do evento.
Podemos calcular exatamente quanto tempo (Δt) depois do evento a radiação nos atingiu. É simples. Basta partir da ideia de velocidade média. Veja:



Como vemos logo acima, conhecendo a distância (ΔS) a ser percorrida (neste caso a distância Sol-Terra que é de aproximadamente 150 milhões de quilômetros) e a velocidade (V), podemos estimar o tempo (Δt).
  • Para a radiação liberada no eventoA velocidade da radiação liberada no flare é a mesma da luz no vácuo (V = c = 300.000 km/s).
    Logo:


  • Conclusão: A radiação atingiu a Terra cerca de 500 s após o evento. Lembrando que cada minuto tem 60 s, 500 s correspondem a 8 minutos e ainda "sobram" 20s. A radiação demorou 8min20s para atingir o nosso planeta.

    Para as partículas liberadas no eventoAs partículas ejetadas do Sol, que constituem o que os cientistas chamam de vento solar, estão viajando com velocidade média atualmente medida em torno de 500 km/s, bem menor que a velocidade da luz no vácuo. Por racioncínio análogo ao que fizemos logo acima, podemos calcular o tempo que elas vão demorar para chegar aqui na Terra:


  • No entanto, sabe-se que partículas mais energéticas podem ter até o dobro desta velocidade (cerca de 1000 km/s) e, portanto, atingirão a Terra na metade do tempo acima, ou seja:

    Conclusão: Lembrando que cada hora tem 3600 s, 300000 s correspondem a aproximadamente 83 h ou cerca de 3,5 dias. Mas as partículas mais rápidas podem chegar na Terra na metade deste tempo, ou seja, pouco menos de dois dias. Cientistas estimam que, a contar de hoje, do momento do flare solar, a Terra será atingida pela chuva de partículas entre os dias 13 de abril e 15 de abril, o que pode provocar auroras boreais. 

:: Classificação de um flare solar

Este flare de hoje foi classificado como de classe M6. O critério leva em conta quatro classes  (B, C, M e X), cada uma graduada em subclasses de 1 a 9 pela ordem crescente de energia liberada pelo Sol na faixa dos raios X de comprimento de onda (λ) compreendidos entre 1 e 8 angstrons (1.10-10 m < λ < 8.10-10 m). A tabela abaixo resume esta ideia.



Eventos da classe X podem, em tese, causar danos em satélites e outros equipamentos elétricos e eletrônicos na Terra. No entanto, eles são raíssimos, improváveis de ocorrerem. Mas pela estatística sabemos que improvável está bem longe de ser impossível. Nunca se sabe o que o nosso Sol ainda poderá provocar aqui na Terra.

Astronautas da ISS - Estação Espacial Internacional têm um módulo especial blindado para, em caso de um flare solar perigoso, abrigarem-se com segurança, livrando-se de uma possível intensa chuva de partículas.




* Estas partículas podem ser eletricamente carregadas como íons, prótons ou elétrons. Podem ser ainda neutrinos solares. O Sol emana um fluxo mais ou menos constante destas partículas (a uma taxa de cerca de 7 prótons/cm³, valor medido na Terra). Este fluxo é o que chamamos de Vento Solar. No caso de ejeção de massa coronal, a quantidade de matéria ejetada para o espaço é muto maior e corresponde a um pico.

terça-feira, 7 de maio de 2013

Energia e potência da corrente elétrica

Borges e Nicolau

Uma bateria (gerador elétrico) é ligada a uma lâmpada (figura a) ou a um motor elétrico (figura b). Cada uma das situações representa um circuito elétrico, isto é, um conjunto de aparelhos com os quais pode-se estabelecer uma corrente elétrica.


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Seja Eel a energia elétrica consumida pela lâmpada ou pelo motor elétrico, durante um certo intervalo de tempo Δt.
A potência elétrica P consumida pela lâmpada ou pelo motor elétrico é, por definição, dada por:

P = Eel/Δt

No Sistema internacional, a unidade de energia Eel é o joule (J) e a de intervalo de tempo Δt é o segundo (s). Assim, a unidade de potência P é o joule/segundo (J/s) que recebe o nome de watt (W).
Portanto,  13W = 1 J/s
Múltiplos:  1 kW = 103 W (k: quilo); 1 MW = 106 W (M: mega)

De P = Eel/Δt, vem:
Eel = P.Δt

Uma unidade de energia muito usada em Eletricidade é o quilowatt-hora (kWh). Para obtermos a energia em kWh, devemos expressar a potência em kW e o tempo em h. 

Resumindo:

 Eel = P.Δt

 J = W.s
 kWh = kW.h

Outra expressão para a potência

Vamos considerar a corrente elétrica no sentido convencional: no gerador entra pelo pólo negativo (B) e sai pelo pólo positivo (A). Seja i a intensidade da corrente e U a diferença de 
potencial (ddp) entre os pólos A (positivo) e B (negativo). Seja Δq a carga elétrica que atravessa a lâmpada ou o motor elétrico no intervalo de tempo Δt. A energia elétrica que estes elementos consomem, que é a energia elétrica fornecida pelo gerador, é dada pelo trabalho da força elétrica no deslocamento de A até B:

Eel = τAB = Δq.(VA - VB) = Δq.U
De P = Eel/Δt, vem: P = (Δq.U)/Δt. Mas sendo Δq/Δt = i, resulta:

P = U.i

P => watt (W)
U => volt (V)
i => ampère (A)
 

Exercícios básicos 

Exercício 1:
Uma lâmpada de potência 60 W fica acesa durante 10 h por dia.

a) Qual é a energia elétrica, em kWh, que a lâmpada consome em um mês (30 dias)?
b) Sabendo-se que o preço de 1 kWh de energia elétrica é de R$ 0,40, qual é o custo mensal da energia elétrica consumida pela lâmpada?
c) Sendo de 127 V a ddp aplicada à lâmpada, qual é a intensidade da corrente elétrica que a atravessa?



Exercício 2:
Vamos supor que num dia frio você coloca a chave seletora do seu chuveiro elétrico na posição "inverno". Considere que a potência elétrica do chuveiro seja de 5.600 W e que
seu banho tenha a duração de 15 minutos.

a) Calcule a energia elétrica consumida durante o banho.
 b) Qual é o custo da energia elétrica consumida durante o banho. Considere que 1
xkWh custa R$ 0,40.
 c) Considerando que em sua casa morem quatro pessoas, que tomam um banho por dia, de 15 minutos cada, com a chave na posição inverno, qual é o gasto mensalx(30 dias)?
d) Passando a chave seletora para a posição "verão", a potência do chuveiro diminui para 3.200 W. Considerando ainda a casa com 4 pessoas, tomando um banho diário de 15 minutos
cada, qual será a economia durante um mês na "conta de luz"? O preço de 1 kWh continua R$ 0,40.


Exercício 3:
Quantas horas uma lâmpada de 60 W poderia ficar acessa se consumisse a mesma energia elétrica de um chuveiro elétrico de potência 4.500 W, durante um banho de 20 minutos?


Exercício 4: 
O medidor de energia elétrica 
O medidor de energia elétrica de uma residência, comumente chamado de "relógio de luz", é constituído de quatro reloginhos, conforme está esquematizado abaixo.

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A leitura deve ser feita da esquerda para a direita. O primeiro reloginho indica o milhar e os demais fornecem, respectivamente, a centena, a dezena e a unidade. A medida é expressa em kWh. A leitura é sempre o último número ultrapassado pelo ponteiro no seu sentido de rotação. O sentido de rotação é o sentido crescente da numeração.

a) qual é a leitura do medidor representado acima? 
b) Vamos supor que após um mês da medida efetuada, o funcionário da companhia de energia elétrica retorna à residência e realiza uma nova leitura, com os ponteiros assumindo as
posições indicadas abaixo. Qual é a leitura neste nova situação?

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c) Qual foi o consumo de energia elétrica no mês em questão?



Exercício 5:
Quem consome mais energia elétrica: uma lâmpada de 100 W que fica ligada 0,5 h ou um liquidificador de 450 W que fica ligado durante 8 minutos?


Exercício 1: resolução
 

a) Eel = P.Δt = 60/1000(kW).300(h) => Eel = 18 kWh
b) 1 kWh = R$ 0,40 => 18 kWh = 18x0,40 = R$ 7,20
c) P = U.i => 60 = 127.i => i
0,47 A

Respostas:
a) 18 kWh
b) R$ 7,20

c) aproximadamente 0,47 A

Exercício 2: resolução
 

a) Eel = P.Δt = 5600/1000(kW).(1/4)(h) => Eel = 1,4 kWh
b) 1 kWh = R$ 0,40 => 1,4 kWh = 1,4x0,40 = R$ 0,56
c) Gasto mensal: R$ 0,56x4x30 => R$ 67,20
d) Energia elétrica consumida por banho com a chave na posição verão:
 
Eel = P.Δt = 3200/1000(kW).(1/4)(h) => Eel = 0,80 kWh
Energia elétrica economizada com a chave na posição verão (por banho):
1,4 kWh - 0,80 kWh = 0,60 kWh
Energia elétrica economizada com a chave na posição verão (por mês, 30 dias, 4 pessoas):
0,60 kWhx4x30 = 72 kWh
Economia na “conta de luz”:
 
1 kWh = R$ 0,40 => 72 kWh = 72x0,40 = R$ 28,80

Respostas:
a) 1,4 kWh
b) R$ 0,56
c) R$ 67,20
d) R$ 28,80



Exercício 3: resolução

(Eel)lâmpada = (Eel)chuveiro => 60.Δt = 4500.20 => Δt = 1500 min = 25 h 

Resposta: 25 horas


Exercício 4: resolução
 

a) Primeira leitura: 2614 kWh
b) Segunda leitura: 3045 kWh
c) Consumo de energia elétrica no mês: 3045 kWh-2614 kWh = 431 kWh

Respostas:
a) 2614 kWh
b) 3045 kWh
c) 431 kWh


Exercício 5: resolução
x
Energia elétrica consumida pela lâmpada: 
Eel = P.Δt = 100/1000(kW).(0,5)(h) => Eel = 0,05 kWh

Energia elétrica consumida pelo liquidificador:

Eel = P.Δt = 450/1000(kW).(8/60)(h) => Eel = 0,06 kWh

Resposta: Nas condições descritas o liquidificador consome mais energia elétrica.