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quinta-feira, 31 de julho de 2014

HÁ EXATOS 50 ANOS AS FOTOGRAFIAS DA PARTE DA LUA NUNCA ANTES VISTAS - FORAM VISLUMBRADAS PELOS SERES TERRESTRES


 







 
Em 1964, a American Rangers sonda espacial 7 transmitiu as primeiras imagens em close-up da superfície da Lua já tomadas por uma nave espacial dos EUA, começando o mapeamento da superfície, em preparação para um futuro pouso lunar. Ranger nave espacial foram projetados para voar em linha reta em direção à Lua e enviar imagens para trás até o momento do impacto. Arqueiro 7 realizada seis câmeras vidicon slow-scan TV capazes de transmitir de alta resolução, close-up imagens de televisão da superfície lunar. Dezessete minutos antes do impacto que capturou a primeira imagem, mostrando de 360 km de cima para baixo, incluindo a grande cratera Afonso (108 km de diâmetro). A imagem de varredura parcial tomada imediatamente antes do impacto tinha uma resolução de 0,5 metros.

Um total de 4.308 fotografias de excelente qualidade foram devolvidos antes Rangers 7 caiu em Mare Cognitum (Mar de Nuvens), um terreno égua modificado pelos raios da cratera.

#sergiorbtorres

Forte abraço,

Prof. Sérgio Torres

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TODAY 50 YEARS AGO- MOON PICTURES EVER TAKEN


 







 
In 1964, the American space probe Ranger 7 transmitted the first close-up images of the moon's surface ever taken by a U.S. spacecraft, beginning the mapping of the surface in preparation for a future lunar landing. Ranger spacecraft were designed to fly straight down towards the Moon and send images back until the moment of impact. Ranger 7 carried six slow-scan vidicon TV cameras capable of transmitting high-resolution, close-up television pictures of the lunar surface. Seventeen minutes before impact it captured the first image, showing 360-km from top to bottom, including the large crater Alphonsus (108-km diam). The partial scan image taken immediately before impact had a resolution of 0.5 meters.

A total of 4308 photographs of excellent quality were returned before Ranger 7 crashed in Mare Cognitum (Sea of Clouds), a mare terrain modified by crater rays.

# sergiorbtorres

Sincerely,

Prof. Sergio Torres

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Innovative Lives Stephanie Kwolek and Kevlar®, The Wonder Fiber


Imagine this. It is 1964. You are a chemist working in a research laboratory of a major company. Your boss has asked you to find new synthetic polymers. You spend some of your time experimenting with the polymers you and your coworkers have already made, while other times you are busy combining, heating, stirring, and spinning different substances to see what you can create. Because you studied chemistry in college, and because you have worked in this laboratory for a few years, you know your stuff and have fun working with the other chemists. One day, you combine some substances and heat up your mixture carefully, just as you do every day. But this day, something strange happens. The mixture is cloudy instead of clear. When you stir it, it doesn't look the way you expect. Something clicks in your head, and you rush to find the person in charge of testing new polymers. He isn't at all sure he wants to test this strange glop, but, after talking to him for a long time, you convince him. You're just sure there is something unusual about the substance in your test tube. You are right. When they hear the results of the tests, your colleagues run into your lab, excited and amazed. You have just invented a brand new polymer that weighs very little but is strong and stiff beyond anyone's imagination. A few years later, your discovery is used to make bullet-resistant vests and helmets. Your name and picture are in advertisements and billboards as the woman who saved thousands of lives.


The Making of a Chemist

In March 1996, Stephanie Kwolek shared her experiences with middle school students in one of the Lemelson Center's Innovative Lives programs."I did not start out to be a chemist. As a child, I thought that I might be a fashion designer. I spent an awful lot of time drawing various types of clothes and sewing," remembers Kwolek, the famous chemist in the previous story. Kwolek loved being outside as much as inside. She spent hours exploring the woods and creeks around her home with her brothers. Her father, who died when she was young, encouraged her to learn about nature by this first-hand experience. In school, Kwolek enjoyed her science and math classes. Her teachers encouraged her, helping her be a good student and talking to her about careers in science and chemistry. All of this was news to Kwolek, who had never heard of chemists or professional scientists. In high school, she decided she wanted to have a career in medicine, which meant going to college and then to medical school. As she explains, "I was always interested in science and mathematics. It was only natural I would go into some form of science." Kwolek went to a women's college that was part of a much larger, all-men's university, as was common in those days (Today, the two colleges are both part of the co-ed Carnegie Mellon University.) She liked meeting professors and fellow students who were women interested in science; she also took some courses in the men's college. After majoring in chemistry, Kwolek was still absolutely convinced she wanted to go to medical school. But, she had to make money in order to fulfill her dream. So, she interviewed for jobs at several research companies, including the DuPont company. The interviewer from DuPont told her she would know whether she got the job in a few weeks. Kwolek remembers this conversation: "I decided to be very bold, and I said, 'I wonder if you could tell me sooner, because I have some companies requesting that I give them an answer whether I will accept their offers or not.' And this was true!" On the spot, she got the job.
Kwolek loved her job in the Textile Lab at DuPont. "The first year, the work was so interesting and it was so challenging. I loved to solve problems, and it was a constant learning process. Each day there was something new, a new challenge, and I loved that." In fact, she says, "the problem was that I was so interested in chemistry and research that I totally forgot about medicine." While she had assumed she would work only for a few years until she could go to medical school, much to her surprise she ended up staying at DuPont until she retired.

A Discovery!

Kwolek learned how to make long molecules called polymers that can be made into fabric or plastics. In 1964, her supervisor asked Kwolek and her coworkers to search for high-performance fibers. "At that time, we were already thinking about strong and stiff fibers, and one of the reasons why we were thinking in that direction was we had already seen that there was the possibility of a gas shortage. Now, if you could reinforce tires with a textile-type of fiber, which is lightweight, rather than steel wire, which is very heavy, you could use much less gasoline to operate the cars or airplanes or whatever other vehicles." Research chemists were also looking for fibers that wouldn't melt at very high temperatures, so that they could be used safely for objects that might get very hot or be exposed to such conditions. During a typical day, Kwolek would combine substances to make a polymer, melt the polymer into a liquid, and ask a coworker to spin the liquid in a machine called a spineret. The spineret turned the liquid into fibers. Then, other scientists would test the fibers to see how much they weighed, how strong they were, and whether they stretched or broke easily.

 One day, Kwolek was experimenting with two polymers that just wouldn't melt. She had to find a solvent that would dissolve the polymers into a liquid, instead of melting them. But something unexpected happened when she mixed one of the polymers and the solvent. She tells the story: "And one day, after many, many tries, I dissolved the polymer. But the solution was unlike any other polymer solution we had seen in the laboratory. Ordinarily, when you have a polymer solution of a flexible polymer chain, it sort of reminds you of molasses. It may not be as thick but is generally of a transparent or transluscent nature. With the polymer solution that I had, it was almost like water, and it was cloudy." When she stirred the solution, it separated into two layers: one yellow and clear, and one opalescent and cloudy.
Curious, she took the solution to the man in charge of the spineret. As she remembers, "he said to me, 'this will never spin, it flows like water. And, furthermore, it has particles in it and these will plug up the holes of the spinneret.' Well, previous to talking to him, I had filtered the solution....and there was no separation-the whole thing went through. I was convinced this solution would spin, because it just had the right flow and cohesive properties." After several days arguing with the man, "I wore him down," Kwolek laughs. "He said he would spin it. So we spun it and it spun beautifully," she says with a big smile. "I pulled on the fibers and they didn't fall apart, so I took them down to the physical test lab. We had them measured for strength and stiffness. A few days later, the results came back and I was really amazed. It was a very strong fiber, but the thing that really amazed me was the stiffness." And, when she baked the fiber, it became even stiffer. Kwolek had discovered a new fiber, called an aramid fiber, and a new type of substance, called liquid crystalline solutions.
Stephanie Kwolek is still amazed at her discovery, saying, "I knew the direction in which to go, but I will tell you this: I never expected to get the properties I did the first time I spun it." Her discovery was, she says, "a case of serendipity."

It Takes A Team To Go From Fiber to Store


Kwolek is quick to point out that many people work together to make new products, like aramid fibers. When Kwolek announced the test results, "everyone got very excited. We got together a group of people and we decided then there was commercial potential there, and the thing we had to do was find the right fiber for commercialization. Everybody got into the act, and it proved to be a very exciting, and sometimes frustrating, time." Some people were in charge of thinking up names (like Kevlar®), while others worked busily on submitting patent applications. There were chemists experimenting with similar liquid crystalline solutions, scientists thinking of ways to use and sell these superfibers, and others inventing new ways to spin these superfibers as well as stronger testing and cutting machines. Kwolek explains that "it turned out to be a great team effort in the end." And, Kwolek remembers lots of hard work: "Every day, there are highs and lows, there are times when you think the whole thing will sink because of all the problems that develop." Going from a discovery to a product that can be sold (product development) is a long process. It took ten years between the time Kwolek first stirred that test tube (1965) to the time bullet-resistant vests made with Kevlar® were available for sale (1975).

 Today, aramid fibers are used to make: boat hulls, bullet-resistant vests, coats, and dress shirts, cut-resistant gloves, fiber-optic cables, firefighters' suits, fuel hoses, helmets, lumberjacks' suits, parts of airplanes, radial tires, special ropes, pieces of spacecraft, some kinds of bicycles, tennis rackets, canoes, and skis. Aramid fibers are stronger and lighter than steel. A vest made out of seven layers of aramid fibers weighs 2.5 pounds, but it can deflect a knife blade and stop a .38-caliber bullet shot from 10 feet away.
Kwolek continued creating and experimenting with synthetic fibers. She never regretted sticking with chemistry instead of going to medical school. Although she never imagined she would grow up to be an inventor, she explains that "when you go to work for a comapny that does chemical research, one of the expectations is to invent things and particularly to invent things the company is interested in. So, eventually, you do invent something if you are interested enough and if you work hard enough. I was thrilled when I discovered liquid crystalline solutions." Still, she believes that "it takes a certain amount of luck, it takes being at the right place at the right time, because you may make an invention but no one may be interested in it at the time."
Stephanie Kwolek is proud that her invention has saved thousands of lives and is pleased that her lifetime of work on synthetic polymers earned her a place in the National Inventors Hall of Fame (in Akron, Ohio). Today she takes time off from her hobbies, sewing and gardening, to lecture about her life and invention. She is proof that a love of science can lead you in unexpected directions that might even include world-changing inventions! To students, Kwolek says, "Every person has value, no matter what you do. This is what you have to remember."



segunda-feira, 28 de julho de 2014

Teoria da Relatividade - Introdução



Grandeza absoluta X Grandeza relativa






Podemos citar como exemplo de grandeza absoluta a carga elétrica de um corpo. Qualquer observador sempre mede a mesma carga elétrica para certo corpo, esteja ele parado ou em movimento em relação ao observador.
Como exemplo de grandeza relativa temos a velocidade de um corpo que, como já sabemos da mecânica clássica, pode assumir valores diferentes em medidas feitas por observadores distintos.
Para não ficar nenhuma dúvida no ar, vamos definir:
Revisitando um problema clássico de relatividade do movimento em Física
Em mecânica, você estuda cinemática e vê, dentre outras coisas, que um movimento só pode ser descrito uma vez que se estabeleça um referencial.
Se você diz, por exemplo, que está viajando num automóvel com velocidade de 100 km/h, fica subentendido que seu carro se move a 100 km/h em relação ao asfalto.
Se na sua frente vai outro automóvel, com velocidade 80 km/h, também medida em relação à pista, você estará se aproximando dele com velocidade relativa de 20 km/h, ou seja, a sua velocidade, medida no referencial do outro automóvel, vale 20 km/h, pois 100 - 80 = 20 km/h.
Um observador O1, parado à beira da pista, ou seja, com velocidade nula em relação ao chão, vê os dois automóveis movendo-se para frente, a 100 km/h e a 80 km/h, respectivamente.









Um outro observador 02, que viaja com vo­cê, dentro do seu carro, vê o automóvel da fren­te andando para trás, como se estivesse em mar­cha a ré, vindo para cima do seu, a 20 km/h.

Um terceiro observador 03, conveniente­mente posicionado no carro da frente, vê o carro de trás indo de encontro a ele, andando para frente, também a 20 km/h.

Os observadores 02 e 03 juram que o observa­dor O1 se move, só que cada um deles mede uma velocidade diferente para O1

Se perguntarmos para os três observadores o que estão vendo, teremos três respostas diferentes. Quem estará certo? Qual é a realidade? Quem está dizendo a verdade? Qual carro anda para frente? Existe mesmo algum carro que anda para trás? Qual é o valor correto da velocidade de cada auto­móvel?
Note que não existe nesse caso uma única res­posta verdadeira, ou seja, não existe uma medida absoluta. Existe sim uma única realidade mas cada observador a percebe de uma forma diferente, no seu próprio referencial.
Com base nesse exemplo simples mas muito significativo, concluímos, do ponto de vista da físi­ca clássica, que:
Como consequência podemos afirmar que, do ponto de vista da física clássica:

Absoluto ou relativo?

O que significa ser absoluto? E relativo, o que quer dizer?
Dentre algumas definições possíveis, veja o que diz o dicionário Aurélio (na versão on-line, na internet):
Algumas grandezas físicas são absolutas, ou se­ja, não dependem do observador ou do referencial de medida. Outras são relativas.
O dicionário e a Física estão de pleno acordo!



O comportamento das ondas e a relatividade do movimento

No final do século 19 os movimentos ondulatórios já eram bastante conhecidos.

O som e as ondas mecânicas eram bastante familiares para os cientistas, bem como as ondas eletromagnéticas, propostas teoricamente pelo físico escocês James Clerk Maxwell (1831-1879) e já obtidas experimentalmente pelo físico alemão Heinrich Hertz (1857-1894). A luz era interpretada como uma onda eletromagnética.
Acreditava-se na época que toda onda, mecânica ou eletromagnética, precisaria de um meio para se propagar. Aliás, o nome onda vem dessa ideia de que, ao se propagar, uma onda provoca ondulações no meio.
Sabia-se que o som, como qualquer onda mecânica, se movia apenas na presença de um meio material sólido, líquido ou gasoso. Acreditava-se também que a luz pudesse necessitar de um substrato (meio) para se propagar. Esse meio, supostamente fluido, foi chamado de éter*. Como ele nunca havia sido detectado mecanicamente**, deveria ser extremamente rarefeito. No entanto, para propiciar velocidade tão alta para as ondas luminosas (cerca de 300.000 km/s), deveria ter uma enorme rigidez. Como você pode imaginar, deveria ser um meio material muito peculiar, com propriedades quase que excêntricas.
Recordando um pouco sobre as propriedades das ondas estudadas em ondulatória, devemos lembrar que:
Para os cientistas da época, quando a luz atravessava o vácuo, na verdade não estava atravessando um espaço vazio mas um espaço preenchido pelo éter, que deveria ondular ao ser percorrido pela luz.
Alguns cientistas suspeitavam que a ideia de éter era errónea, mesmo porque, dentre outras coisas, se ele existisse, deveria oferecer atrito para o movimento dos planetas. É como se os planetas estivessem mergulhados num rio de éter. Haveria, portanto, um atrito a ser vencido e, consequentemente, uma desaceleração constante dos planetas, que acabariam sendo tragados pela gravidade solar. No entanto, não havia nenhuma evidência de que os planetas estivessem "brecando" por estarem mergulhados numa correnteza de éter ao longo dos anos.
I-     Toda onda (mecânica ou eletromagnética) transporta energia e não matéria. Em outras palavras, a energia propaga-se sem arrastar o meio.
II-   A velocidade de uma onda (mecânica ou eletromagnética) não depende da velocidade da fonte emissora.
A afirmação I acima é facilmente observável. Quando você joga uma pedra num lago, vê as ondas circulares se movendo, afastando-se do ponto onde a pedra caiu, fazendo a água (meio) ondular para cima e para baixo. Mas as partículas de água não viajam com a onda, é apenas a energia que se propaga.
Já a afirmação II requer um pouco mais de reflexão.
Imagine um automóvel que pode emitir sinais sonoros (pela buzina) ou luminosos (pelo farol).


A velocidade do som (ou de qualquer onda) não depende da velocidade da fonte
O som da buzina deixa a fonte com velocidade de cerca de 340 m/s em relação ao ar parado. A velocidade do som é medida em relação ao ar e por isso independe de o carro estar parado ou em movimento em relação ao solo. Se no local tiver vento, a velocidade do som em relação ao solo muda pois ela vale 340 m/s em relação às moléculas do ar.
  

O som não é algo material "lançado" pela buzi­na (fonte). E apenas uma perturbação do meio que se propaga através deste. Se alguém de dentro do carro lançasse uma pedra, a velocidade dela em rela­ção ao asfalto dependeria da velocidade da pessoa em relação ao chão (que é a mesma do carro). Mas com o som, que é uma onda, não é assim, concorda?

Da mesma forma, um pulso luminoso emitido pelo farol deixa a fonte com velocidade de cerca de 300.000 km/s. Isso também independe de o carro estar parado ou em movimento em relação ao solo. A velocidade da luz também independe do movimento da fonte, como ocorre para qual­quer onda.




Mas a pergunta natural nesse ponto é: Se a ve­locidade do som é medida em relação ao ar para­do, a velocidade da luz é medida em relação a que?

No final do século 19 os cientistas diziam que ela deveria ser medida em relação ao éter. Já no sé­culo 20, depois da interpretação de Einstein desse problema, uma resposta diferente e aceitável foi dada, como veremos logo mais adiante.

Uma onda sonora obedece à regra de composi­ção de velocidades que já exploramos anteriormente.

Vamos retomar o problema dos automóveis analisa­do no início deste texto. Um automóvel viaja com velocidade de 100 km/h (em relação ao asfalto) e na sua fren­te outro automóvel viaja com velocidade de 80 km/h (também em relação ao asfalto). Considere que não há vento, ou seja, o ar está parado em relação à pista.

Como já discutimos, se qualquer um dos carros tocar a buzina, a velocidade do som será de 340 m/s medida em relação ao ar parado (ou à pista, pois nesse caso consideramos que não há vento).



Note que, se o carro da frente buzinar, o som vai de encontro ao carro de trás com velocidade relativa de 100 + 1.224 = 1.324 km/h. Se o carro de trás bu­zina, o som avança e encontra o carro da frente, com velocidade relativa de 1.224 - 80 = 1.144 km/h.

E curioso notar que, como a velocidade do som não depende da velocidade da fonte, a veloci­dade relativa dos carros (que é de 20 km/h) não aparece nas contas. Mas, como o som se move em relação ao ar (ou ao chão) e um observador dentro de qualquer um dos carros também se move em re­lação ao ar (ou ao chão), então devemos considerar o movimento relativo som-observador. Por isso somamos (ou subtraímos) as velocidades do som e do observador medidas em relação ao chão, toma­do como referencial.



Vamos imaginar agora o que acontece se os carros ligarem os faróis, produzindo pulsos luminosos. Será que a velocidade da luz medida pelo observador que vai no outro carro será diferente de 300.000 km/s? Será que a onda luminosa também obedece à regra de composição de velocidades usada acima para o som?
Uma questão importante, já abordada por nós mas ainda não respondida, pode ajudar a responder às perguntas acima: a velocidade de 300.000 km/s para a luz é medida em relação a que? Ao éter?
Temos duas possibilidades, ou seja, o éter existe ou não existe:
I-     Se o éter de fato existe e o observador se move em relação a ele, assim como pode se mover em relação ao ar, então devemos compor as velocidades da luz e do observador assim como fizemos com o som.
II-    Se o éter não existe, a velocidade da luz é absoluta e, portanto, sua medida não dependerá do observador.
Se imaginarmos a Terra girando ao redor do Sol, mergulhada num "oceano" de éter (em vez de vácuo), seria normal imaginarmos que existiria uma "correnteza" ou "vento" de éter em decorrência do movimento relativo da Terra em relação a ele. Se fosse possível medir essa "correnteza", a existência do éter seria comprovada, satisfazendo o desejo da maioria dos cientistas da época que não podiam conceber as ondas eletromagnéticas movendo-se sem um meio suporte.
Um experimento importante, proposto pelo físico americano (mas de origem polonesa) Albert Abraham Michelson (1852-1931), foi proposto exa-tamente com essa intenção: medir o movimento relativo da Terra em relação ao éter (veja uma descrição mais detalhada do experimento no texto interdisciplinar da página seguinte).
Em sua versão original, em 1881, o experimento de Michelson não conseguiu medir nada conclusivo. Seis anos mais tarde, juntamente com outro americano, Edward Williams Morley (1838-1923), o experimento foi melhorado e ficou 10 vezes mais sensível. Ainda assim, nenhuma medida aceitável pôde ser feita, pois os resultados obtidos estavam muito perto do erro experimental ante o que se esperava medir de acordo com a velocidade orbital da Terra.
Havia uma convicção muito forte por parte dos cientistas de que o éter existia e a ausência de um resultado satisfatório no experimento de Michelson-Morley não derrubou de vez a ideia de um substrato para a propagação das ondas eletromagnéticas. Alguns cientistas, como Hendrik Antoon Lorentz (1853-1928), por exemplo, continuaram sua pesquisa acreditando na existência do éter.
Outros, como Einstein, passaram a buscar outras interpretações para o fato.
Já se sabia que:
E, de acordo com Einstein, descartando a necessidade do éter:
A princípio, esse comportamento peculiar da luz (e das ondas eletromagnéticas) parece ser apenas uma curiosidade. No entanto, traz consequências incrivelmente revolucionárias, como veremos logo mais adiante.

Os postulados de Einstein e suas consequências

Albert Einstein, em seu primeiro trabalho sobre relatividade restrita, estava convencido de que a luz deveria viajar com velocidade absoluta de valor c = 300.000 km/s aproximadamente, independente do observador que a estivesse medindo.

Einstein, que descartou a necessidade do éter, postulou:
1 - O movimento absoluto uniforme não pode ser detectado.
2- A velocidade da luz é absoluta, ou seja, é independente do observador.

A teoria da relatividade especial (ou relatividade restrita) foi fundamentada nesses dois preceitos. Mas quais suas consequências?

Já de imediato percebemos que qualquer observador mede a mesma velocidade para a luz, independente do seu movimento relativo à fonte que a emite. É um resultado surpreendente, muito diferente do que ocorre com o som, mas ainda é só o começo.

Se dissermos que observadores distintos podem tirar medidas diferentes do tempo, você acreditaria? E se afirmarmos que medidas de comprimento também podem variar de observador para observador, o que me diz?

Pois saiba que tudo isso pode acontecer, desde que os observadores se movam com velocidades altas, não desprezíveis em comparação com a velocidade da luz.

Como vivemos em um mundo de baixas velocidades, quando comparadas com a da luz, nosso cotidiano fica restrito a fenómenos que aprendemos a ver, a sentir e a medir de uma forma tão convincente que acreditamos serem verdades absolutas. Nasceu dessa vivência aquilo que chamamos de senso comum, tão real e tão forte para nós que limitou por muito tempo nossa capacidade de perceber o mundo de outra forma.

Veremos logo adiante que a física newtoniana só vale se nos movemos com velocidades desprezíveis em relação à velocidade da luz. Quando nossa velocidade não é mais insignificante em relação ao valor de c, devemos usar outras ideias, outras equações.