Density or specific mass?

Density or specific mass?

 

 

MASS DENSITY

Fluids are materials that can flow, and they include both gases and liquids. Air is the most common gas, and flows from place to place as wind. Water is the most familiar liquid, and flowing water has many uses, from generating hydroelectric power to white-water rafting. The mass density of a liquid or gas is one of the important factors that determine its behavior as a fluid. As indicated below, the mass density is the mass per unit volume and is denoted by the Greek letter rho (p).

Equal volumes of different substances generally have different masses, so the density depends on the nature of the material. Gases have the smallest den-sities because gas molecules are relatively far apart and a gas contains a large fraction of empty space. In contrast, the molecules are much more tightly packed in liquids and solids, and the tighter packing leads to larger densities. The densities of gases are very sensitive to changes in temperature and pressure. However, for the range of temperatures and pressures encountered in this text, the densities of liquids and solids do not differ much from the values.

It is the mass of a substance, not its weight, which enters into the definition of density. In situations where weight is needed, it can be calculated from the mass density, the volume, and the acceleration due to gravity.

Como foi deduzida a equação mais famosa da física? E = m.c²

Como foi deduzida a equação mais famosa da física? E = m.c²

                  Einstein imaginou um experimento com base no qual podemos deduzir que E = m.c².

A ideia consiste num cilindro oco, de massa M e comprimento L, inicialmente em repouso, e que emite um pulso luminoso de massa m no ponto P1, situado na base da esquerda. O pulso percorre o interior oco do cilindro e é reabsorvido, no ponto P2, na base da direita. 

Considerando o sistema mecanicamente isolado, pelo princípio da conservação da quantidade de movimento do sistema, ao emitir o pulso o cilindro recua de uma quantidade x. Depois, ao reabsorver o pulso, pelo mesmo princípio, o cilindro para e fica em repouso outra vez. Para simplificar nosso tratamento matemático, como tudo acontece numa única direção, vamos trabalhar apenas com os módulos dos vetores, ou seja, com as partes escalares. O sentido de cada vetor, para esquerda ou para direita, será dado pelo sinal "mais" ou "menos", respectivamente.

Vamos considerar dois momentos: "antes" e "depois" da emissão do pulso.

Antes da emissão:

A quantidade de movimento do sistema é nula já que tudo está parado. Portanto:

Qantes = 0

Depois da emissão:

O cilindro, que perdeu uma massa m, recua para a esquerda, com velocidade v e massa M - m. Assim terá uma quantidade de movimento orientada para a esquerda (positiva) com valor:

Qcilíndro=(M – m)v

O pulso, de massa m, avança para a direita, com velocidade c. Dessa forma terá uma quantidade de movimento para a direita (negativa) que, de acordo com a teoria eletromagnética de James C Maxwell, vale:

Qpulso = - E/c

Então:

Qdepois = Qantes Þ Qdepois = Qcilindro + Qpulso

(M – m).v – E/c = 0              (Equação 1)

O tempo de recuo do cilindro é:

Dtcilindro = DScilindro/Vcilindro

Enquanto o cilindro recua x, o pulso percorre uma distância L - x, com velocidade c, até ser reabsorvido. Então, o tempo de viagem do pulso entre P1 e P2 será:

Dtpulso = DSpulso/Vpulso= (L - x)/c

O tempo de recuo do cilindro é igual ao tempo do percurso do pulso entre as paredes do cilindro. Então:

Dtcilindro = Dtpulso

Logo:

x/v = (L – x)/c

Assim:

v = (c.x)/(L – x)                               (Equação 2)    

Utilizando as equações 1 e 2 temos:

E = (M –m).c².x/(L – x)                  (Equação 3)

            O cilindro e o pulso trocam forças internas e por isso o sistema é mecanicamente isolado. Sendo assim, cilindro e pulso deslocam-se em sentidos opostos mas o centro de massa do sistema que estava inicialmente parado tem que continuar parado.

            Há um deslocamento de massa (M – m) do cilindro para a esquerda de uma quantidade DScilindro = x. Também ocorre um deslocamento da massa m do pulso para a direita de uma quantidade de DSpulso = L – x. Uma coisa deve compensar a outra, sem alterar o centro de massa. Assim:

(M – m).x = m.(L – x)                      (Equação 4)

Finalmente, utilizando a equação 4 na equação 3 e simplificando obtemos a famosa equação de equivalência entre massa e energia:

E = m.c²                                                  

 

A importância ecológica da tensão superficial

A importância ecológica da tensão superficial

A tensão superficial permite que pequenos animais caminhem sobre a água de rios ou lagoas. Vivos, esses animais servem de alimento a inúmeras espécies de peixes.

Da mesma forma, as aves que navegam nas águas dos lagos, como os patos, se valem da tensão superficial para ampliar o volume de água deslocada pelo seu corpo e flutuar com mais facilidade. Para isso, elas eriçam a penugem do peito. Devido à tensão superficial e à pequena força de adesão da água com as penas e a penugem, a água não consegue penetrar entre as penas e a penugem. Assim, o volume deslocado pela ave é bem maior do que o volume do seu corpo, o que facilita a flutuação.

A poluição da água com detergentes pode reduzir em até um terço o valor da tensão superficial, fazendo com que os pequenos animais afundem e morram, reduzindo a alimentação dos peixes, e ainda permitir a penetração da água na penugem das aves, dificultando a sua flutuação. Além disso, ao contrário da água que não "molha" as penas das aves graças à reduzida força de adesão entre a água e as penas e a penugem, o óleo tem intensa força de adesão. Por isso, o vazamento de óleo no mar causado pelos petroleiros provoca tantos danos às aves marinhas; o óleo as encharca e mata.

The ecological importance of surface tension

Surface tension allows small animals to walk on water from rivers or ponds. Live, these animals serve as food for numerous species of fish.

Similarly, birds that sail the waters of the lakes, as ducks rely surface tension to increase the volume of water displaced by your body and float more easily. For this, they bristle at the chest down. Due to surface tension and small adhesion force of the water with feathers and down, water can not penetrate between the feathers and fluff. Thus, the volume displaced by the bird is much larger than the volume of his body, which facilitates fluctuation.

The pollution of water with detergent can reduce by one third the value of the surface tension, causing small animals and die sinking, cutting fish food, and still allow the penetration of water in the fluff of birds, making it difficult to float . Moreover, unlike water than "wet" the feathers of birds thanks to reduced adhesion force between the water and the feathers and down, the oil has strong adhesion force. Therefore, the oil spill in the sea caused by oil causes so much damage to seabirds; the oil soaks and kills.