TEXTOS DE APOIO – CIÊNCIAS 9º ANO

TEXTOS DE APOIO – CIÊNCIAS 9º ANO
1. FENÔMENO BOLT: BIOMECÂNICA AJUDA A ENTENDER OS FEITOS DA LENDA JAMAICANA
Especialistas explicam o que Usain Bolt tem de diferente para se superar a cada prova, quebrar
recordes e surpreender o mundo com seu desempenho
A biomecânica é a ciência que traz à tona a fórmula do sucesso de Usain Bolt. Na prova
dos 100m, em Londres, o jamaicano deu 41 passos, contra 46 do segundo colocado. Cada passo
de Bolt teve, em média, 2,5m de comprimento, 13cm a mais que os rivais. Ele atingiu uma
velocidade superior a 43 km/h no auge da aceleração e completou a prova em 9s63. O
coordenador do Laboratório de Biomecânica da Universidade de São Paulo, Júlio Cerca Serrão,
explica de que forma esses números traduzem o favoritismo do homem mais rápido do mundo.
- Ele consegue ter cerca de 13cm a mais de comprimento de passada. Isso permite que ele
percorra uma distância maior, usando um número menor de passos. Ele é mais econômico que os
outros - disse.
Usain Bolt tem 1,95m de altura, o que é considerado muito para um velocista. Isso ajuda por um
lado, mas atrapalha por outro. A desvantagem é no momento da largada, pois um corpo maior
exige mais energia para começar a se movimentar. O próprio Bolt comenta sobre isso no
documentário "O homem mais rápido do mundo".
- Para mim, o importante é reagir bem, porque eu largo mal nas provas.
Júlio Serrão esclarece como o jamaicano compensa a desvantagem causada por sua altura.
- O posicionamento do corpo dele é mais difícil. Para ganhar aceleração, ele precisa fazer mais
força do que os outros atletas. Portanto, ele precisa aprimorar essa saída, para tirar o ponto
limitante dele.
O fisiologista Altamiro Bottino destaca outra deficiência de Bolt.
- Ele sabe que não tem boa capacidade de resposta auditiva ou visual a um estímulo. Não
melhora nesse aspecto.
Por outro lado, a altura de 1,95m ajuda o atleta na aceleração durante a prova. Com
pernas maiores, ele possui uma passada incomum e imensa. O velocista também fala sobre isso
no documentário.
- Depois da fase de aceleração, eu ajusto meu corpo. Faço postura, elevo os joelhos e abaixo os
ombros. É quando atingimos a velocidade máxima.
Bottino ressalta o grande diferencial do fenômeno da pistas.
- Definitivamente, o que faz diferença nele é a capacidade de acelerar quando todos os demais,
na história do atletismo, desaceleram.
Para o medalhista olímpico André Domingos, comentarista do SporTV, o limite de Usain
Bolt ainda é desconhecido.
- Bolt ainda não mostrou o que ele é capaz de fazer. Sinceramente, não sei responder até onde
ele pode correr - declarou.
A próxima meta da "lenda jamaicana" é quebrar o recorde mundial de 9s58 e reduzir esse
tempo para 9s40. O próprio Bolt garante que nenhum humano pode conseguir um tempo inferior a
esse pretendido por ele.
Ilustrando a genialidade do atleta, Serrão revela algumas previsões já contrariadas pelas
performances de Bolt.
- Os estudos determinaram limite de corrida, por exemplo, estabeleceram que essa marca obtida
por Bolt, seria batida em 2030. Se fosse batida, Bolt já está adiantado, muito próximo de se tornar
uma lenda.
Fonte: http://sportv.globo.com/site/programas/sportv-news/noticia/2012/08/fenomeno-bolt-biomecanica-ajuda-entender-os-feitos-dalenda-jamaicana.html
EXERCÍCIOS
1- Na notícia, um trecho destaca a velocidade de Bolt no auge de sua aceleração. Sobre o
assunto:
a) Qual foi esta velocidade em km/h? E quanto seria em m/s?
b) O que é aceleração?
c) Ao atingir uma possível marca de 9s40, qual seria a velocidade média de Bolt em km/h? E em
m/s?
2- Qual é a diferença de velocidade média e velocidade instantânea?
3- Entre as diversas áreas da física, a mecânica é a responsável pelo estudo do movimento.
Dentro dessa área, pode-se estudar a dinâmica e a cinemática. Pesquise qual a diferença entre as
duas áreas.
2. AIRBAGS E AS LEIS DA FÍSICA
Hoje, constantemente vemos, nos veículos de comunicação, o crescimento do número de
acidentes de trânsito, sejam eles provocados por falhas humanas, ou por falta de conservação de
estradas ou por falhas mecânicas dos automóveis. O que vemos é que, cada vez mais, a indústria
automobilística está sendo forçada, tanto por medidas reguladoras dos governos quanto por
questões de marketing, a adotar mecanismos de segurança que protejam de forma mais
adequada, os passageiros dos veículos em casos de colisão.
Se observarmos bem; as medidas mais comuns que as indústrias tomam são em relação à
construção de carros com estruturas mais seguras, como airbags, cintos de segurança mais
reforçados e eficientes, assentos mais seguros.
Quando ocorre uma colisão, seja entre dois veículos ou entre um veículo e uma estrutura
fixa (muro, por exemplo), sempre ocorre uma variação na quantidade de movimento dos
ocupantes do carro. Por exemplo: suponhamos que a massa total (carro + passageiros) de um
veículo seja de 800 kg e que ele esteja a uma velocidade de 15 m/s (54 km/h). A quantidade de
movimento desse conjunto é de 12.000 kg.m/s. Um motorista que possui massa de 70 kg, dentro
do carro, terá uma quantidade de movimento de 1.050 kg.m/s.
Vamos supor agora que o carro colida com um muro. Em tempo muito curto, a velocidade
vai a zero e, assim, o impulso que o motorista sofre deverá ser de 1.050 kg.m/s, que nada mais é
do que sua variação da quantidade de movimento. Quanto maior a velocidade do veículo antes da
colisão, maior o impulso necessário para parar o motorista.
A maneira como o veículo é construído é um fator determinante para a segurança dos seus
ocupantes. A indústria procura desenvolver projetos que permitam um tempo de colisão maior
possível, já que para cada colisão o produto .∆t será constante. Quanto maior o tempo da
colisão, menor será a força e, por conseguinte, menor será a chance de danos ao ocupante do
carro. Além de aprimorar a estrutura do carro, dispositivos de segurança também podem ser
instalados.
Um dos equipamentos mais eficientes para evitar lesões em batidas é o airbag. Colocado
entre os bancos da frente e o painel ou nas laterais, ele infla rapidamente quando ocorre uma
desaceleração violenta. No caso de colisões frontais, o motorista se choca contra o airbag, que é
muito mais flexível que o painel.
Considere duas colisões idênticas, mas leve em conta que em apenas uma das situações
o carro possui airbag. A colisão motorista x airbag tem uma duração muito maior do que a colisão
motorista x painel. Para os dois casos, a variação da quantidade de movimento do motorista é a
mesma, mas o tempo que esse leva para parar é muito maior na situação com airbag, resultando,
assim, em menor força. Em termos numéricos, o airbag pode aumentar o tempo de colisão em
até dez vezes. Tempos típicos de parada seriam 0,05 segundo sem airbag e 0,5 segundo
com airbag. A força que atua no motorista é dez vezes menor quando comparamos a situação
com (2100 N) e sem airbag (21000 N). A força calculada acima é a força média que atua durante
o intervalo de tempo que dura a colisão com airbag ou com o painel.
Fonte: http://www.brasilescola.com/fisica/airbags.htm
Sobre o artigo:
1- Qual é o objetivo do AIRBAG localizado nos painéis dos veículos?
2- Qual é a diferença de impacto nas colisões com e sem AIRBAG?
3- Pesquise brevemente sobre o funcionamento e os materiais utilizados nesses dispositivos de
segurança:
3. FORÇA DE ATRITO NO COTIDIANO
A força de atrito é muito comum no nosso mundo físico. É ela que torna possível o
movimento da grande maioria dos objetos que se movem apoiados sobre o solo. Vamos dar três
exemplos:
Movimento dos animais
Os animais usam as patas ou os pés (o caso do homem) para se movimentar. O que esses
membros fazem é comprimir o solo e forçá-lo ligeiramente para trás. Ao fazê-lo, surge a força de
atrito. Como ela é do contra (na direção contrária ao movimento), a força de atrito surge nas patas
ou pés, impulsionando os animais ou o homem para frente.
Movimento dos veículos a motor
As rodas dos veículos, cujo movimento é devido à queima de combustível do motor, são
revestidas por pneus. A função dos pneus é tirar o máximo proveito possível da força de atrito
(com o intuito de tirar esse proveito máximo, as equipes de carros de corrida trocam
frequentemente os pneus). Os pneus, acoplados às rodas, impulsionam a Terra para trás. O
surgimento da força de atrito impulsiona o veículo para frente. Quando aplicamos o freio, vale o
mesmo raciocínio anterior e a força de atrito atua, agora, no sentido contrário ao do movimento do
veículo como um todo.
Impedindo a derrapagem
A força de atrito impede a derrapagem nas curvas, isto é, o deslizamento de uma
superfície - dos pneus - sobre a outra (o asfalto).
Superaquecimento por atrito
Uma estrela cadente, apesar do nome, não emite luz própria. Muitas vezes são objetos do
tamanho de um grão de areia que, ao entrar na atmosfera da Terra, se incendeiam e se
vaporizam pelo calor intenso causado pelo atrito com o ar. A energia liberada é tão grande que é
possível enxergar a luminosidade a grandes distâncias.
Aquecimento por atrito
As naves espaciais são dotadas de estrutura adequada de materiais especiais para evitar
a sua destruição no reingresso na atmosfera. O atrito causa um calor excessivo, que poderia ser
fatal para os astronautas.
Fonte: http://efisica.if.usp.br/mecanica/basico/atrito/cotidiano/
4. ATRITO E INÉRCIA
Outra parte da bicicleta que envolve física é o sistema de freio. Popularmente conhecidos
como breque, os freios da bicicleta são formados pela maneta, o cabo de freio, a garra e as
sapatas. A maneta é aquela peça presa no guidão que apertamos quando queremos frear a
bicicleta. Uma das manetas aciona o freio dianteiro, enquanto a outra aciona o freio traseiro. O
cabo é um arame de aço que liga a maneta à garra. E as sapatas são as duas peças de borracha
presas na garra.
Para frear, apertamos a maneta. O cabo, então, é esticado, puxando a garra e fazendo
com que as sapatas pressionem o aro da bicicleta.
Teste os seus conhecimentos mais uma vez: se houvesse apenas um freio na bicicleta, você o
colocaria no pneu dianteiro ou no traseiro? É uma pergunta difícil, mas vamos investigar. Se o
freio fosse colocado no pneu dianteiro, correríamos o risco de tombarmos para frente, se a
bicicleta fosse freada a uma grande velocidade. Na verdade, quando se freia, a bicicleta para pelo
atrito entre o pneu e o chão. Quando o freio dianteiro é acionado, a traseira da bicicleta tende a
levantar, girando para frente e fazendo com que o ciclista seja jogado na mesma direção.
Já deu para notar que, se tivéssemos apenas um freio, seria mais seguro colocá-lo no
pneu traseiro. Nesse caso, não haveria uma tendência de giro, uma vez que o atrito aconteceria
entre o chão e o pneu de trás...
Fonte: Medeiros, A. ; Monteiro Jr, F. Revista Ciência Hoje, março 2000.
5. USO DO CINTO DE SEGURANÇA EM ÔNIBUS DIMINUI NÚMERO DE MORTES EM 40%
O uso do cinto de segurança ainda reduz em até 70% as chances de o passageiro sofrer algum
tipo de lesão durante um acidente.
Quem viaja de ônibus deveria usar o cinto de segurança, mas essa obrigação é cumprida
por pouca gente. Com o cinto, o número de mortes em acidentes cai quase pela metade. Um
número que preocupa: apenas 2% dos passageiros de ônibus usam cinto de segurança. O dado é
de um levantamento feito pela Agência Nacional de Transportes Terrestres. Os passageiros até
tentam se explicar: ―Incomoda, enfim, acabo não usando o cinto‖, diz uma passageira.
―Acho necessário, mas é que eu nunca usei‖, diz outra passageira. O advogado Victor
Daniel Mendes é uma exceção. ―Qualquer meio de locomoção que tenha cinto, eu estou usando:
avião, ônibus intermunicipal, estadual‖, afirma. Testes feitos em laboratório provam que o cinto
garante, sim, a segurança nos ônibus. O pesquisador do Departamento de Engenharia Mecânica
da Unicamp Celso Arruda mostra a eficiência do dispositivo, principalmente para evitar lesões na
cabeça. ―O objetivo do cinto é reter o corpo para que quando a cabeça vá para frente não pegue
no banco que está na frente. Se estiver sem cinto, o corpo todo vai para frente e colide a cabeça
no banco dianteiro‖, explica o pesquisador. O pesquisador diz ainda que a lesão varia de acordo
com o tamanho da pessoa, mas tanto na batida frontal quanto lateral, o cinto deve suportar uma
carga de até 3 mil quilos sem romper. Uma estatística feita com base em situações reais mostra
que o uso do cinto de segurança reduz em até 70% as chances de o passageiro sofrer algum tipo
de lesão durante um acidente. O risco de morte é 40% menor. Josué Souza Rios usava o cinto
quando o ônibus em que estava no ano passado sofreu um acidente. ―Eu era o único que estava
com cinto e não sofri dano nenhum. Outras pessoas próximas não chegaram a morrer, mas
ficaram bastante machucadas‖, lembra o psicólogo. A lavradora Anita de Oliveira reconhece que
quase não usa, mas aceitou mudar de hábito daqui para frente. ―Agora, vamos nos livrar dos
acidentes‖, brinca. De acordo com o Código Nacional de Trânsito, o cinto é obrigatório nas
viagens interestaduais e intermunicipais.
Fonte: http://g1.globo.com/bom-dia-brasil/noticia/2013/04/uso-do-cinto-de-seguranca-em-onibus-diminui-numero-de-mortes-em-40.html
EXERCÍCIOS
1- De acordo com o trecho ―O objetivo do cinto é reter o corpo para que quando a cabeça vá para
frente não pegue no banco que está na frente. Se estiver sem cinto, o corpo todo vai para frente e
colide a cabeça no banco dianteiro‖. É possível estabelecer uma relação do objetivo do uso de
cinto de segurança com uma lei da física.
a) Qual é o nome dessa lei?
b) Qual o enunciado desse princípio?
c) Cite um outro exemplo do cotidiano relacionado à essa lei:
2- Pesquise outros mecanismos de segurança que podem acompanhar os veículos, com o
objetivo de evitar ou impedir colisões de passageiros no interior de um automóvel. Destaque o
funcionamento, vantagens e desvantagens.
6. COMANDANTE FAZ VÍDEOS DO DIA A DIA NA ESTAÇÃO ESPACIAL INTERNACIONAL
Coronel Chris Hadfield publica diariamente nas redes sociais já foram compartilhados
milhares de vezes no mundo todo.
A vida no espaço não é nada fácil. A gravidade é zero, a comida é desidratada, o
isolamento é total. Mas não para o coronel Chris Hadfield. O atual comandante da Estação
Espacial Internacional nunca se sente sozinho. Os vídeos e fotos que ele publica diariamente nas
redes sociais já foram compartilhados milhares de vezes no mundo todo. E ele tem, cada vez
mais, seguidores na internet. O sucesso de Hadfield está no estilo informal com que retrata o dia a
dia na estação.
O canadense e outros cinco integrantes da tripulação estão lá desde dezembro do ano
passado. Há 12 anos, astronautas de vários países fazem pesquisas científicas na estação, que
fica a cerca de 360 quilômetros de distância da Terra.
A rotina nos laboratórios é de muito trabalho. Mesmo assim, nas horas vagas, ele arruma
tempo para virar o apresentador da TV Espaço. Ele explica como é a vida em órbita. "Na falta de
gravidade, puxando o corpo, os músculos ficam preguiçosos e podem atrofiar. Para nos
mantermos fortes, temos que nos exercitar. Por isso, é hora de malhar!".
O comandante segue da academia para a cozinha. A comida desidratada precisa de uma
injeção de água. "É que nem mágica: espinafre seco e agora pronto para comer!". E no espaço,
não é a colher que vai até a boca. O "aviãozinho" é ao contrário. As nozes e castanhas não param
quietas na latinha. "Nas primeiras viagens espaciais, a refeição vinha em tubos e pacotes a vácuo.
E hoje, podemos trazer a comida de que gostamos. Basta fazer uma pequena adaptação". Se
levassem pão, os farelos iriam se espalhar pela estação. Então come-se tortilha. O comandante
faz um sanduíche de mel e pasta de amendoim. Mas como faz para lavar a mão agora que está
toda melada?
Sem gravidade, a água não cai, fica voando pelo ambiente. "Agora a bolha ensaboada
está flutuando aqui na minha mão. Eu me lavo. Depois eu deixo a toalha por aqui mesmo até que
toda a umidade evapore. A água é reabsorvida pela estação e a gente usa de novo".
Cortar as unhas é um desafio. "Os pedacinhos podem sair voando, cair nos olhos de
alguém, ou no nariz. Isso não é bom. Preciso de um plano". Ele usa um exaustor de ar para atrair
a sujeira.
Depois de um tempo lá em cima, o cabelo também precisa ser aparado. A máquina é
ligada a um aspirador. E o comandante aprova o novo corte.
Ele também adora compartilhar as fotos que tira do espaço e fica encantado com a beleza
do nosso planeta.
E se ele faz de tudo para conciliar trabalho e diversão, é porque estar na estação espacial
sempre foi um sonho. "É uma oportunidade tão rara, que eu quero aproveitar ao máximo essa
experiência e dividir isso com as pessoas. Isso aqui é um ótimo lugar para se manter ocupado‖.
Fonte: http://g1.globo.com/fantastico/noticia/2013/04/comandante-faz-videos-do-dia-dia-na-estacao-espacial-internacional.html
EXERCÍCIOS
1- Por que os eventos citados na estação espacial são diferentes dos mesmos eventos em terra
firme?
2- Que lei da física está associada à notícia? Explique o enunciado desse princípio:
3- Que trecho citado na notícia demonstra a importância do reaproveitamento e reciclagem de
elementos e recursos indispensáveis às pessoas?
4- Pesquise quais os objetivos da manutenção da estação internacional para os trabalhos de
pesquisa no espaço:
7. METEORITO CAI NA RÚSSIA E DEIXA FERIDOS
Mais de 100 pessoas ficaram feridas nesta sexta-feira depois que um meteorito caiu na
região de Tcheliabinsk, nos Montes Urais, informou o Ministério do Interior da Rússia."Segundo
dados preliminares, mais de 100 pessoas solicitaram assistência médica, em sua grande maioria
por cortes com vidros. Não há pessoas gravemente feridas", disse um porta-voz dessa pasta à
agência Interfax.O meteorito caiu a 80 km da cidade de Satki, no distrito de mesmo nome, por
volta das 9h20 locais (1h20 de Brasília).As autoridades de Tcheliabinsk, capital da região
homônima, reforçaram as medidas de segurança nas estruturas e instalações vitais da
cidade.Alguns veículos da imprensa chegaram a informar que uma chuva de meteoritos teria
caído sobre os Urais."Não foi uma chuva de meteoritos, mas um meteorito que se desintegrou nas
camadas baixas da atmosfera", disse à agência "Interfax" a porta-voz do Ministério para Situações
de Emergência da Rússia, Elena Smirnij.Elena acrescentou que a onda expansiva provocada pela
queda do corpo celeste quebrou as vidraças de "algumas casas na região".A porta-voz ministerial
também informou que a queda do meteorito não alterou os níveis de radiação, que se mantêm
dentro dos parâmetros frequentes para a região.
WWW.folha.uol.br 15/02/2013
Pesquise qual é a relação entre a queda do meteorito e a lei da gravitação universal:
8. A GRAVIDADE NÃO EXISTE?
Muitas pessoas já ouviram a história de quando Newton se sentou debaixo de uma
macieira para pensar e de repente uma maçã caiu em sua cabeça e ele concebeu a teoria da
gravidade. Após um longo tempo, físicos reconheceram que a gravidade era uma lei física muito
estranha. Em comparação com outras forças básicas de interação, a gravidade era muito difícil de
lidar. Agora, as razões para esta particularidade podem ter sido explicadas: a gravidade não é
uma força de interação fundamental, mas pode ser derivada de outra força mais fundamental.
O Prof. Eric Verlinde, de 48 anos, um respeitado especialista na teoria das cordas e um
professor de física do Instituto de Física Teórica da Universidade de Amsterdam, propuseram uma
nova teoria da gravidade, conforme relatado pelo New York Times em 12 de julho de 2010. Ele
argumentou num artigo recente, intitulado ―Sobre a origem da gravidade e as Leis de Newton‖,
que a gravidade é uma consequência das leis da termodinâmica. Invertendo a lógica de 300 anos
de ciência, sua afirmação é que a gravidade é uma ilusão que causou tumulto contínuo entre os
físicos ou pelo menos entre aqueles que professam entendê-la.
―Para mim, a gravidade não existe‖, disse Verlinde. Não é que a maçã não cairá no chão,
mas o Dr. Verlinde e alguns outros físicos acham que a ciência tem olhado a gravidade de forma
errada e que há algo mais básico do qual a gravidade ―emerge‖, da forma como os mercados de
ações emergem do comportamento coletivo de investidores individuais ou da forma como a
elasticidade emerge da mecânica dos átomos.
O núcleo da teoria pode ser relevante para a falta de ordem em sistemas físicos. O
argumento dele é algo que se pode chamar de teoria da gravidade do ―dia do cabelo ruim‖. É algo
assim: seus cabelos encaracolam no calor e na umidade, porque há mais maneiras para seu
cabelo encaracolar do que para ficar reto e a natureza gosta de opções. Então, é preciso uma
força para fazer o cabelo ficar reto e eliminar as opções da natureza. Esqueça o espaço curvo ou
a estranha atração descrita pelas equações de Isaac Newton. O Dr. Verlinde postula que a força
que chamamos de gravidade é simplesmente um subproduto da tendência da natureza de
maximizar a desordem.
A teoria de Verlinde é que a gravidade é essencialmente uma força entrópica. Um objeto
que se mova em torno de outros objetos pequenos mudará a desordem em torno dos objetos e a
gravidade será sentida. Com base nessa ideia da teoria holográfica, ele pôde derivar a segunda
lei da mecânica de Newton. Além disso, sua teoria sobre a física de massa inercial também é um
novo entendimento.
A pesquisa sobre o universo na ciência moderna baseia-se essencialmente na teoria da
gravidade. Se a gravidade não existe, então nossa compreensão da estrutura da galáxia e do
universo pode estar errada. Pode ser por isso que os astrônomos frequentemente têm dificuldade
para explicar o movimento gravitacional é dos corpos celestes distantes e têm de introduzir o
conceito de ―matéria escura‖ para ajudar a equilibrar as equações. Uma nova teoria da gravidade
poderia lançar luz sobre algumas das questões cósmicas incômodas que físicos encontram, como
a energia escura, uma espécie de antigravidade que parece estar acelerando a expansão do
universo, ou a matéria escura, que supostamente é necessária para manter as galáxias juntas.
Isso pode estimular cientistas a buscarem uma nova compreensão do universo.
―Sabemos há muito tempo que a gravidade não existe‖, disse Dr. Verlinde, ―É hora de
gritarmos sobre isso.‖
http://www.epochtimes.com.br/fisico-propoe-nova-teoria-da-gravidade-a-gravidade-nao-existe/
EXERCÍCIOS
1-Se a gravidade realmente não existe, que princípios da física cairiam em desuso?
2- Pesquise o significado dos seguintes termos citados no artigo:
a)Força entrópica:
b)Matéria escura:
3- No artigo acima, é apresentada uma ideia de que a gravidade não existe. O autor dessa
proposta, Eric Verlinde, explica de que forma o comportamento dos corpos no espaço?
9. A FÍSICA NO ELEVADOR
Nossa força peso (P = m.g), sempre apontando para baixo, cria uma força normal de
reação (FN) sempre perpendicular à superfície de contato, geralmente aplicada em nossos pés, e,
neste caso, apontando para cima.
Quando entramos em um elevador, de acordo com o seu movimento, podemos sentir
diferentes sensações. Lembrando que de acordo com a 1ª Lei de Newton, o corpo, por inércia,
tende a manter seu estado, seja ele de repouso ou de MRU. E de acordo com o princípio
fundamental da Dinâmica, a força resultante (FR) pode ser calculada por FR = m.a, onde m é a
massa do corpo e a é a aceleração desenvolvida pelo mesmo. Há cinco casos possíveis:
- Elevador parado ou subindo e descendo com velocidades constantes (MRU):
Nesses casos, a força normal aplicada em nossos pés é igual à nossa força peso, pois a única
aceleração que estamos sentindo é a gravidade. A força resultante entre a normal e a peso é nula.
FR = 0 --> FN = P
-Elevador iniciando seu movimento de subida:
Para subir, o elevador faz uma força para cima, tendo uma aceleração positiva voltada para cima.
Como a resultante está para cima, a força normal é maior que a força peso. FN > P --> FR =
FN - P
-Elevador terminando seu movimento de subida:
Para parar, o elevador desacelera fazendo com que a resultante esteja voltada para baixo,
fazendo-o frear. P > FN --> FR = P - FN
-Elevador iniciando o movimento de descida:
Como está descendo de maneira acelerada, sua resultante está voltada para baixo. P > FN -->
FR = P - FN
-Elevador terminando o movimento de descida:
Como o elevador está descendo, aplica uma força voltada para cima para parar. FN > P -->
FR = FN - P
Como nossa força P é sempre constante, uma balança colocada no piso do elevador
indicaria o valor da força FN aplicada em cada caso. Como exemplo, uma pessoa de massa = 60
Kg, em um elevador que sobe e desce com uma aceleração de 3 m/s², tem uma força P = 600 N
(considerando g = 10 m/s²) e a balança indicará sua FN variando de 420 N a 780 N. Com isso,
podemos desmentir a falsa ideia de que a balança mede nossa força peso, ela mede a força
normal de reação à peso, que, como vimos, pode variar dependendo da situação. Uma
curiosidade é que se o elevador descer com uma aceleração igual à gravidade (simplesmente cair
sob a ação da gravidade), a sua força normal é nula (FN = 0), sendo assim, a pessoa flutuaria
dentro do elevador. Este mesmo efeito é utilizado em aviões em queda livre para treinamento de
pilotos e astronautas, simulando a falta de gravidade.
10. UMA MOEDA JOGADA DO ALTO DE UM PRÉDIO PODE MATAR?
Não, não pode. Nem nossa moeda mais pesada (a de R$ 0,50) atirada do prédio mais alto
do mundo (o Burj Khalifa, em Dubai, com 828 m) poderia matar alguém. Isso, por que a queda de
um objeto está condicionada à aceleração da gravidade e ao atrito com o ar. Quando as duas
forças se igualam, o objeto atinge uma velocidade terminal, a partir da qual a aceleração do corpo
se torna constante.
A moeda, por exemplo, chega a 94,3 km/h – velocidade atingida a 160 m de altura. A
energia produzida por seu impacto, de 2,3 jaules, só causaria um machucado, já que para perfurar
o crânio e matar uma pessoa seriam necessários 45 jaules.
MOEDA DE R$ 0,50
MASSA 6,8 g (0,0068 kg)
VELOCIDADE TERMINAL
94,3 km/h (26,2 m/s)
ENERGIA 2,3 J
MATA? Não
CABEÇA DE ALHO
MASSA 60 g (0,06 kg)
VELOCIDADE TERMINAL
142 km/h (39,5 m/s)
ENERGIA 46,8 J
MATA? Sim
MAÇÃ MÉDIA
MASSA 130 g (0,13 kg)
VELOCIDADE TERMINAL
144 km/h (40 m/s)
ENERGIA 104 J
MATA? Sim
Fonte: Revista Mundo Estranho, Ed. Abril.
EXERCÍCIOS
1- No artigo acima, há um trecho que destaca a queda dos objetos condicionadas pelo atrito e
aceleração da gravidade. Explique o significado destes fatores:
2- O que seria velocidade terminal?
3- A velocidade dos objetos acima não é a mesma. E no vácuo qual seria o resultado? Explique:
11. AS LEIS DE KEPLER
Johannes Kepler nasceu em Weil der Stadt, Württemberg, atual Alemanha, a 27 de
dezembro de 1571, e morreu em Ratisbona, também na Alemanha, a 15 de novembro de 1630.
Graduou-se pela Universidade de Tübingen. Professor de matemática na Universidade de Graz,
foi forçado a deixar a cidade em 1600, para fugir à perseguição dos protestantes. Radicou-se,
então, na cidade de Praga, tornando-se assistente de Tycho Brahe, a quem sucedeu como
astrônomo e matemático da corte de Rodolfo 2º. Em 1612 foi nomeado professor de matemática
em Linz. Seu interesse pela astronomia surgiu em Tübingen. De formação religiosa, pretendia
tornar-se pastor protestante, mas acabou aceitando a cadeira de matemática em Graz, fato que,
mais tarde, ele atribuiria à providência divina.
Órbitas elípticas
Apesar de suas convicções cristãs, inclina-se, desde o início, para as ideias de Copérnico,
aderindo ao sistema heliocêntrico do universo, em contraposição à teoria oficial da Terra como
centro imóvel do cosmo. Suas observações levam-no a convencer-se da existência de uma força
que conserva os planetas em suas órbitas ao redor do Sol. É o que procura provar em sua
obra Primeiras Dissertações Matemáticas sobre o Mistério do Cosmo, de 1596.
Esse trabalho chama atenção para seu autor, que se corresponde com os mais eminentes
astrônomos da época, como Tycho Brahe, de quem se tornará sucessor, e Galileu. Fruto de suas
constantes observações do planeta Marte, Kepler publica, em 1609, uma de suas obras
fundamentais: Nova Astronomia. Impressionado com a variação dos movimentos de Marte e os
trabalhos de Brahe; ele chega a uma conclusão, rompendo com as opiniões de um milênio de
estudos astronômicos: os movimentos dos astros celestiais são elípticos e não, como se
imaginava, circulares.
As três leis de Kepler
Duas das três leis conhecidas pelo nome do astrônomo foram publicadas em Astronomia
Nova. A terceira se encontra no livro Sobre a Harmonia do Mundo, obra que, cinquenta anos
depois, permitiria que Newton descobrisse a lei da gravitação universal. As três leis de
Kepler podem ser assim resumidas: 1ª) as órbitas dos planetas em torno do Sol são elipses, nas
quais o Sol ocupa um dos focos; 2ª) no movimento de cada planeta, as áreas varridas pelo raio
vector que une o planeta ao Sol são proporcionais ao tempo gasto para percorrê-las; 3ª) os
quadrados dos tempos das revoluções siderais dos planetas são proporcionais aos cubos dos
grandes eixos de suas órbitas. Depois de Sobre a Harmonia do Mundo, Kepler se dedica à
preparação de um mapa que representasse, com a precisão possível na época, as posições
planetárias. O resultado é a obra Tábuas Rudolfinas, utilizada por mais de um século no cálculo
das posições planetárias.
Muitas das ideias de Kepler levaram anos para serem compreendidas. Dentre elas, sua
observação de que a velocidade de um astro aumenta em relação direta à proximidade de seu
ponto de atração, o que foi elucidado pela lei da gravitação e por outras observações do cosmo.
Vivendo em um período de intolerância religiosa, quando as idéias e as teorias científicas tinham
de partir do pressuposto de que a Terra era o centro imutável do universo, Kepler desenvolveu um
trabalho pioneiro.
http://educacao.uol.com.br/biografias/johannes-kepler.jhtm
EXERCÍCIOS
1- Quais as contribuições de Kepler para os estudos da física e astronomia?
2- Por que os trabalhos de Kepler foram pioneiros?
3- Quais as três leis de Kepler?
12. BIOGRAFIA – ALBERT EINSTEIN
Albert Einstein nasceu em 14 de março de 1879, numa família judia residente na pequena
e velha cidade alemã de Ulm, às margens do Danúbio. Já no ano seguinte, os Einstein se
mudaram para Munique, onde o pai, Hermann, e o tio Jakob, instalaram uma pequena oficina
eletrotécnica. Do confronto com a massacrante disciplina do ensino alemão do século passado
resultou a aversão de Einstein por qualquer forma de rigidez mental. Anos mais tarde ele se
referiria a seus professores como "sargentos disciplinadores".
Durante muito tempo, por um erro de avaliação dos boletins escolares, acreditou-se em
que Einstein tivesse sido um aluno medíocre. Seria melhor defini-lo como desajustado. Estudos
biográficos mais recentes o mostram como um prodígio, dominando a Física de nível universitário
antes dos 11 anos de idade.
Da mãe, Pauline, Einstein puxou sua natureza sonhadora, imaginativa. Foi ela também
quem o pôs em contato com o violino, quando ele tinha 6 anos. Einstein ironizaria mais tarde sua
capacidade musical: "Só eu apreciava o que tocava". Os biógrafos, porém, garantem que, embora
pudesse não ter o virtuosismo de um profissional, era um violinista brilhante. Seja como for, os
dons que herdou da mãe — a música e o devaneio seriam seus maiores refúgios nos momentos
difíceis da vida.
Outra influencia familiar - dos tios Jakob e Cäsar Koch – empurraram-no para a Física e a
Matemática. Aos 12 anos, travou contato com um livro sobre a Geometria de Euclides. Sua paixão
infantil por instrumentos como a bússola tomava agora rumos mais ambiciosos, e ele decidiu
dedicar-se a desvendar os mistérios do "grande mundo".
Três anos mais tarde, a família se mudava para Milão, Itália. Einstein adorou os campos
verdes e ensolarados da Toscana - e a oportunidade de escapar da escola por um ano. Sem
dinheiro. viajava de carona - e devaneava. Aos 16 anos, por exemplo, se pôs a pensar em como
uma pessoa veria um raio de luz se pudesse viajar ao lado dele, em velocidade aproximadamente
igual. Essa divagação que anotou num ensaio, seria o ponto de partida para sua Teoria Especial
da Relatividade.
Na primeira tentativa de entrar para a renomada Escola Politécnica de Zurique, foi
reprovado no vestibular. Ele tinha ainda 16 anos - dois a menos do que a idade-padrão para
ingresso no ensino superior. Um ano mais tarde, melhor preparado, conseguiu passar nas provas
de admissão. Continuava a ser, porém, um aluno rebelde, faltando às aulas, lendo o que não
constava do currículo e irritando os professores com perguntas consideradas impertinentes.
Formou-se em 1900, graças ao amigo Marcel Grossmann, aluno irrepreensível, que lhe
emprestava anotações de aula. Estudar para os exames finais, teve um efeito tão inibidor sobre
ele que, durante um ano, considerou "desagradável qualquer problema científico".
Depois da formatura, adotou a cidadania suíça. Rejeitado na tentativa de se tornar
professor universitário, conseguiu emprego como técnico de terceira classe no Serviço Suíço de
Patentes, em Berna. O cargo era medíocre, mas tinha a vantagem de lhe dar bastante tempo livre
para as próprias divagações e cálculos científicos, que Einstein escondia na gaveta assim que
ouvia passos se aproximando.
É o máximo da ironia pensar que as anotações que iriam revolucionar o mundo precisavam
ser ocultadas para que os colegas e os superiores não descobrissem que ele estava se dedicando
a outras atividades no local de trabalho.
Em 1903, casou-se com sua ex-colega de escola, Mileva Maric, com quem passou a viver
num modesto apartamento perto do emprego. Dois anos depois, publicaria na prestigiosa revista
científica alemã Annalen der Physik um conjunto de quatro artigos que iria revolucionar seu
destino - e o conhecimento humano.
O primeiro tratava do chamado movimento browniano - o ziguezague feito pelas partículas
em suspensão num líquido. Einstein mostrou como esse movimento permitia compreender a
natureza das moléculas. O segundo investigava a causa do efeito fotoelétrico - -o fato de certos
corpos emitirem elétrons quando atingidos pela luz. Ele explicou que isso se devia ao fato de que
a luz, até então tratada pela Física como uma onda continua, era composta de diminutas
partículas de energia.
No terceiro artigo, apresentava ao mundo sua Teoria Especial da Relatividade, em que
subvertia as ideias fundamentais da Física clássica, ao mostrar que o espaço e o tempo não eram
grandezas absolutas, independentes dos fenômenos, como pensara Newton, mas grandezas
relativas, que dependiam do observador. No quarto artigo, finalmente, a partir de um
desenvolvimento matemático da Teoria Especial da Relatividade, constatava a equivalência entre
massa e energia, expressa na famosa equação E = mc2.
As quatro comunicações de 1905 feitas por um funcionário público de apenas 26 anos,
trabalhando nas horas vagas, foram uma façanha realmente espantosa. Não é por acaso que
muitos historiadores da ciência chamam 1905 de "o ano milagroso". Ele só tem paralelo com o
ano de 1666, quando Newton, aos 24 anos, isolado no campo devido a uma epidemia de peste
bubônica, produziu uma explicação para a natureza da luz, criou os cálculos diferencial e integral
e ainda vislumbrou sua futura Teoria da Gravitação Universal.
A fama não veio imediatamente para Einstein. O Prêmio Nobel de Física, por exemplo, só
lhe seria dado em 1921. Ao contrário do que muita gente pensa, ele foi contemplado não pela
Teoria Especial da Relatividade nem pela Teoria Geral da Relatividade, de 1916, suas duas
maiores contribuições à ciência, mas pelo estudo sobre o efeito fotoelétrico.
De qualquer forma, os artigos de 1905 tornaram-no respeitado pelos mais eminentes
físicos da Europa. Suficientemente respeitado para que pudesse logo trocar o modesto emprego
de inspetor de patentes pela carreira de professor universitário. Assim como o tempo relativo de
sua teoria flui em diferentes velocidades, dependendo do observador, também seu tempo
existencial começava a correr mais rápido.
Em I9l4, está de volta à Alemanha, atraído por um convite da Academia Prussiana de
Ciências. A Primeira Guerra Mundial o apanhou na capital alemã, enquanto a mulher e os dois
filhos passavam férias na Suíça. A separação forçada acabaria apressando o fim de seu
casamento, que já não era muito sólido. Não foi por motivos pessoais, porém, que Einstein se
colocou ativamente contra a guerra.
Eram razões de consciência muito profundas que faziam dele uma das poucas grandes
vozes a se levantar contra a conflagração que eliminava milhares de vidas.
Um "sentimento cósmico religioso‖ o impelia à Física teórica, em busca dos fundamentos
mais gerais do Universo. Relutantemente, ele admitia também um "apaixonado senso de justiça e
responsabilidade social". Foi essa dimensão ética, que tem a ver com a tradição profética judaico.
Embora Einstein não seguisse nenhum rito religioso, que o levou ao pacifismo e, mais tarde, ao
socialismo democrático.
Os quatro anos da Primeira Guerra Mundial assistiram à síntese perfeita desses dois lados
de sua personalidade. Enquanto se aprofundava cada vez mais na propaganda antibelicista,
mergulhava também num dos mais extraordinários processos de elaboração mental já ocorridos
na história da ciência. Seu assunto era agora a gravitação, essa característica da natureza que faz
com que uma pedra atirada ao ar caia de volta na Terra e mantém os planetas em órbita ao redor
do Sol. Mais uma vez, Einstein confrontava uma das interpretações centrais da Física newtoniana.
Newton pensara a gravitação como uma força que agia à distancia entre os corpos.
Einstein concebeu a gravitação como uma curvatura provocada no espaço-tempo pela presença
de massa. Essa ousada ideia, tornada pública em 1916, com a publicação da Teoria Geral da
Relatividade, completava a demolição do edifício da Física clássica, iniciada em 1905.
Em 1919, as predições feitas pela Relatividade Geral eram confirmadas pela observação.
O impacto foi espetacular: logo Einstein era considerado, talvez até com certo exagero, o maior
gênio de todos os tempos. As solicitações da fama o arrastariam a inúmeros países, inclusive o
Brasil. Ele temia que isso prejudicasse suas atividades científicas.
Já em 1919, o excesso de trabalho quase o levara à morte por esgotamento físico. Os
amigos que o visitavam contam que ele não tinha hora para parar de trabalhar e que, muitas
vezes, só deixava a escrivaninha quando alguém insistia para que fosse descansar. Durante o
período de recuperação, uma das pessoas que o tratou foi sua prima Elsa Lowenthal. Naquele
mesmo ano, Einstein se casaria com ela.
Durante a década de 20, a ascensão do nazismo na Alemanha o chamou de volta à
atividade política. Abdicando de sua inclinação natural pela quietude e a contemplação, ele se
empenhou com toda coragem contra o novo regime que se desenhava no horizonte. Ao mesmo
tempo, as crescentes ameaças aos judeus na Europa o levaram a aderir à causa sionista, com
sua reivindicação de um território nacional judaico. Os nazistas responderam ao seu engajamento
com uma violenta campanha de calúnias.
Quando Hitler chegou ao poder, em 1933, Einstein percebeu que sua permanência no pais
se tornara insustentável. Decidiu aceitar o convite da Universidade de Princeton, nos Estados
Unidos, para que integrasse seu Instituto de Estudos Avançados. Após deixar a Alemanha, soube
que os nazistas haviam posto sua cabeça a prêmio por 20 mil marcos - uma pequena fortuna, à
época. "não sabia que valia tanto", comentou, irônico.
A avaliação que tinha sobre seu "valor monetário" era realmente modesta. Quando os
americanos lhe perguntaram que salário considerava justo para si, sugeriu a ninharia de 3 mil
dólares anuais. Diante do espanto dos interlocutores, achou que tinha exagerado - e propôs uma
quantia ainda menor. Acabou contratado por 16 mil dólares por ano.
O excepcional prestígio de que desfrutava fez com que naturalmente se transformasse
num pólo de atração para os muitos cientistas europeus imigrados nos Estados Unidos. Sob a
pressão desses cientistas apavorados, com a possibilidade de a Alemanha nazista fabricar, a
partir da própria Teoria da Relatividade. a bomba atômica e conquistar o mundo, Einstein
concordou em subscrever a famosa carta ao presidente Norte-americano Franklin Roosevelt,
recomendando que os Estados Unidos acelerassem suas pesquisas rumo à arma atômica.
Quando soube mais tarde que os nazistas estavam muito longe de fabricar a bomba, Einstein
lamentou profundamente a decisão que havia tomado.
Seus últimos 20 anos de vida, passados nos Estados Unidos, foram relativamente pacatos.
Instalado no campus da Universidade de Princeton, seu tempo era dividido entre as três
atividades prediletas: tocar violino, velejar e devanear. Só que seus devaneios tomavam a forma
de uma Teoria Unificada do Campo, capaz de sintetizar os dois grandes ramos em que estava
dividida a Física na época: a gravitação e o eletromagnetismo. Ou seja, ele procurava nada
menos que a lei geral do Universo.
Einstein morreu no dia 18 de abril de 1955, sem: realizar esse seu último sonho. Não
admira: os físicos continuam a sonhá-lo até hoje.
http://super.abril.com.br/cotidiano/einstein-homem-mudou-mundo-438403.shtml
Interpretando o artigo:
1- Quais os principais eventos da infância de Einstein que o aproximaram aos estudos da física e
matemática?
2- Einstein foi barrado na tentativa de trabalhar como professor. Que eventos foram associados
para que esse gênio fosse impedido de lecionar?
3- O reconhecimento aos trabalhos de Einstein ocorreu apenas 15 anos após a publicação de
seus artigos. ―O Prêmio Nobel de Física, por exemplo, só lhe seria dado em 1921. Ao contrário do
que muita gente pensa, ele foi contemplado não pela Teoria Especial da Relatividade nem pela
Teoria Geral da Relatividade, de 1916, suas duas maiores contribuições à ciência‖. Que
contribuições essas ideias trouxeram aos estudos da física?
4- Qual a relação da teoria da relatividade com o período do Nazismo na Alemanha?
13. O QUE É A TEORIA DA RELATIVIDADE?
É a ideia mais brilhante de todos os tempos - e certamente também uma das menos
compreendidas. Em 1905, o genial físico alemão Albert Einstein afirmou que tempo e espaço são
relativos e estão profundamente entrelaçados. Parece complicado? Bem, a idéia é sofisticada,
mas, ao contrário do que se pensa, a relatividade não é nenhum bicho-de-sete-cabeças. A
principal sacada é enxergar o tempo como uma espécie de lugar onde a gente caminha. Mesmo
que agora você esteja parado lendo a Mundo Estranho, você está se movendo - pelo menos, na
dimensão do tempo. Afinal, os segundos estão passando, e isso significa que você se desloca
pelo tempo como se estivesse em um trem que corre para o futuro em um ritmo constante. Até aí,
nenhuma novidade bombástica. Mas Einstein também descobriu algo surreal ao constatar que
esse "trem do tempo" pode ser acelerado ou freado. Ou seja, o tempo pode passar mais rápido
para uns e mais devagar para outros. Quando um corpo está em movimento, o tempo passa mais
lentamente para ele.
Se você estiver andando, por exemplo, as horas vão ser mais vagarosas para você do que
para alguém que esteja parado. Mas, como as velocidades que vivenciamos no dia-a-dia são
muito pequenas, a diferença na passagem do tempo é ínfima. Entretanto, se fosse possível
passar um ano dentro de uma espaçonave que se desloca a 1,07 bilhão de km/h e depois retornar
para a Terra, as pessoas que ficaram por aqui estariam dez anos mais velhas! Como elas
estavam praticamente paradas em relação ao movimento da nave, o tempo passou dez vezes
mais rápido para elas - mas isso do seu ponto de vista. Para os outros terráqueos, foi você quem
teve a experiência de sentir o tempo passar mais devagar. Dessa forma, o tempo deixa de ser um
valor universal e passa a ser relativo ao ponto de vista de cada um - daí vem o nome
"Relatividade". Ainda de acordo com os estudos de Einstein, o tempo vai passando cada vez mais
devagar até que se atinja a velocidade da luz, de 1,08 bilhão de km/h, o valor máximo possível no
Universo.
A essa velocidade, ocorre o mais espantoso: o tempo simplesmente deixa de passar! É
como se a velocidade do espaço (aquela do velocímetro da nave) retirasse tudo o que fosse
possível da velocidade do tempo. No outro extremo, para quem está parado, a velocidade está
toda concentrada na dimensão do tempo. "Einstein postulou isso baseado em experiências de
outros físicos e trabalhou com as maravilhosas consequências desse fato", diz o físico Brian
Greene, da Universidade de Columbia, nos Estados Unidos, autor do livro O Universo Elegante,
um best seller que explica em linguagem simples as idéias do físico alemão. As descobertas da
Relatividade não param por aí. Ainda em 1905, Einstein concluiu que matéria e energia estavam
tão entrelaçadas quanto espaço e tempo. Daí surgiu a célebre equação E = mc2 (energia = massa
x a velocidade da luz ao quadrado), que revela que uma migalha de matéria pode gerar uma
quantidade absurda de energia.
Por fim, em 1916, Einstein examinou a influência do espaço e do tempo na atração entre
os corpos e redefiniu a gravidade - até então, a inquestionável física clássica de Isaac Newton
(1642-1727) considerava apenas a ação da massa dos corpos. Sua Teoria da Relatividade,
definida em uma frase dele mesmo, nos deixou mais próximos de "entender a mente de Deus".
Uma descoberta genial: Einstein mostrou que espaço, tempo, massa e gravidade estão
intimamente ligados
1 - Segundo o físico alemão Albert Einstein, tudo no Universo se move a uma velocidade
distribuída entre as dimensões de tempo e espaço. Para um corpo parado, o tempo corre com
velocidade máxima. Quando o corpo começa a se movimentar e ganha velocidade na dimensão
do espaço, a velocidade do tempo diminui para ele, passando mais devagar. A 180 km/h, 30
segundos passam em 29,99999999999952 segundos. A 1,08 bilhão de km/h (a velocidade da
luz), o tempo simplesmente não passa.
2 - Uma consequência dessa alteração da velocidade do tempo é a contração no comprimento
dos corpos. Segundo a Teoria da Relatividade Especial - a primeira parte da teoria de Einstein,
elaborada em 1905 -, quanto mais veloz alguma coisa está, mais curta ela fica. Por exemplo:
quem visse um carro se mover a 98% da velocidade da luz o enxergaria 80% mais curto do que
se o observasse parado.
3 - Na chamada Teoria Geral da Relatividade (a segunda parte do estudo, publicada em 1916),
Einstein usou a constatação anterior para redefinir a gravidade. Isso pode ser demonstrado com
um exemplo simples: em alguns tipos de brinquedo comum em parques de diversões, a rotação
da máquina mantém as pessoas grudadas na parede pela força centrífuga, como se houvesse
uma "gravidade artificial".
4 - A gravidade real também funciona assim. O Sol curva tanto o espaço ao seu redor que
mantém a Terra em sua órbita - como se ela estivesse "grudada na parede", lembrando o exemplo
do brinquedo. Já a força que prende as pessoas ao chão é a curvatura criada pela Terra no
espaço ao seu redor. Einstein também descobriu que, quanto maior a gravidade, mais lento é o
ritmo da passagem do tempo. Por isso, ele chamou essa força de "curvatura no tecido espaçotempo".
5 - Uma aplicação prática da Relatividade é a calibragem dos satélites do GPS, que orientam
aviões e navios. Pela Relatividade Especial, sabe-se que a velocidade de 14 mil km/h dos
satélites faz seus relógios internos atrasarem 7 milionésimos de segundo por dia em relação aos
relógios da Terra. Mas, segundo a Relatividade Geral, eles sentem menos a gravidade (pois estão
a 20 mil km de altitude) e adiantam 45 milionésimos de segundo por dia. Somando as duas
variáveis, dá um adiantamento de 38 milionésimos por dia, que precisa ser acertado no relógio do
satélite. Portanto, se não fosse pela teoria de Einstein, o sistema acumularia um erro de
localização de cerca de 10 quilômetros por dia.
Fonte: Revista Mundo Estranho, Ed. Abril.
EXERCÍCIOS
1- Quais grandezas físicas foram abordadas nos estudos de Einstein?
2- Por que ―Teoria da relatividade‖?
3- Que aplicações práticas da teoria da relatividade foram apresentadas no artigo acima?
AULAS PRÁTICAS
1. Experimento – Inércia I
- Objetivo: Demonstrar que objetos em repouso, quando não há ação de forças externas, tendem
a continuar em repouso.
- Contexto: O Princípio da Inércia, ou Primeira Lei de Newton, diz que "um objeto tende sempre a
manter o seu estado de movimento, esse podendo também ser o de repouso, se não houver a
ação de forças externas". Esse experimento serve para mostrar que um objeto em repouso tende
a continuar em repouso. Já o experimento "TROMBADA (1)" serve para mostrar que o objeto em
movimento tende a continuar em movimento. Os dois experimentos em conjunto ilustram o
Princípio da Inércia.
- Ideia do Experimento: O experimento consiste de apoiar-se uma cartolina em forma de calha
em cima de uma mesa e colocar-se uma bolinha de vidro (ou de aço, que dá melhores resultados)
no seu centro. Aplica-se um "peteleco" nas bordas mais altas da calha de modo que a cartolina
desloque-se com uma velocidade considerável. A ideia é de que a bolinha tende a permanecer em
repouso, ou seja, parada na mesma posição que ocupava antes da cartolina se movimentar, pois
a força que alterou o repouso da cartolina não se transmitiu à bolinha devido à insuficiência de
atrito.
- Tabela do Material
Item
Observações
Um pedaço de
Cartolina (15x15 Dê preferência às cartolinas lisas.
cm)
A bolinha de vidro pode ser do tipo usada pelos garotos em jogos. A de aço
Uma Bolinha de pode ser encontrada em bicicletarias ou oficinas mecânicas. São retiradas de
Vidro (ou Aço) várias peças, na sua maioria rolamentos; as maiores são obtidas dejuntas
homocinéticas.
- Montagem
Enrole a cartolina, formando um cilindro.
Deixe a cartolina desenrolar naturalmente.
Apoie a cartolina sobre uma superfície lisa.
Coloque a bolinha no centro da cartolina.
Bata com os dedos, simultaneamente, nas extremidades superiores da cartolina.
- Comentários: A intensidade da batida é algo que precisa ser treinado. Por vezes, a pessoa não
consegue dar uma batida forte, seca e simultânea nos dois lados da calha. Mas um pouco de
prática resolve o problema.
2. Experimento - Inércia II
- Objetivo: Demonstrar que objetos em movimento, quando não há ação de forças externas,
tendem a continuar em movimento.
- Contexto: O Princípio da Inércia, ou Primeira Lei de Newton, diz que "um objeto tende sempre a
manter o seu estado de movimento, este podendo também ser o de repouso, se não houver a
ação de forças externas".
Este experimento serve para mostrar que um objeto em movimento tende a continuar em
movimento. Já o experimento "PETELECO" serve para mostrar que o objeto em repouso tende a
continuar em repouso. Os dois experimentos em conjunto ilustram o Princípio da Inércia.
- Ideia do Experimento: O experimento consiste em deixar um carrinho, com uma bolinha presa
a ele, rolar uma rampa e chocar-se com um obstáculo (veja a figura abaixo). O carrinho percorrerá
a rampa, até atingir o lápis (obstáculo). Ao atingí-lo, o carrinho pára; a bolinha de aço, porém,
estando apenas levemente presa ao carrinho, tende a continuar seu movimento, sendo lançada
para a frente.
A ideia é a de que, ao mesmo tempo que o carrinho pára devido à ação de uma força
externa (aplicada pelo obstáculo), a bolinha continua o seu movimento pelo fato de estar
fracamente ligada ao carrinho, não sofrendo portanto a ação de nenhuma força externa.
- Tabela do Material
Item
Um carrinho de aço
Observações
É essencial que este carrinho rode muito bem
(menos atrito possível).
Esta bolinha pode ser encontrada em bicicletarias
Uma Bolinha de Aço
ou oficinas mecânicas. São retiradas de várias peças,
na sua maioria rolamentos; as maiores são obtidas de
juntas homocinéticas.
Duas Réguas
Qualquer régua ou objeto similar deve servir para fazer o papel de
rampa.
Um Lápis
Um pedaço de Massa de
Modelar
Serve de adesivo entre a bolinha de aço e o carrinho.
Alguns Livros
Fita Adesiva
- Montagem
Junte as duas réguas com fita adesiva, de forma que o lado numerado de uma, coincida
com a outra.
Empilhe um ou mais livros sobre uma mesa reta e lisa.
Apoie o começo das réguas, já coladas, no topo da pilha de livros.
Fixe as extremidades das réguas com fita adesiva (na mesa e na pilha de livros) para que
não haja escorregamento, formando assim uma rampa.
Fixe um lápis com fita adesiva, a mais ou menos 20cm da base da rampa,
perpendicularmente a esta.
Coloque um pedaço de massa de modelar no capô do carrinho e sobre a massa de
modelar, levemente presa, a bolinha de aço.
Posicione o conjunto carro+massa+bolinha no alto da rampa.
- Comentários: A massa de modelar, no início, gruda mais do que o desejado; por isto, prenda e
solte a bolinha algumas vezes, antes de começar o experimento.
A limpeza da bolinha e do carrinho faz-se necessária periodicamente, sendo inclusive
aconselhável a troca da massa.
www.fc.unesp.br/experimentosdefisica
3. Experimento Velocidade Média
- Introdução: A velocidade é uma grandeza física relacionando a distância e o tempo. A distância
apresenta como unidades principais quilômetro e metro, enquanto o tempo pode ser medido em
horas ou segundos. A velocidade de um determinado momento é denominada instantânea, e a
média das variações de velocidade de um corpo é conhecida como velocidade média,
determinada pela fórmula:
= Velocidade
Média
= Intervalo do deslocamento [posição final – posição inicial (
)]
= Intervalo de tempo [tempo final – tempo inicial (
)]
- Objetivo: Calcular a velocidade média de um chute a gol, dentro de uma quadra de futsal.
- Materiais:
Bola de futsal
Fita métrica
Cronômetro
Caderno
Lápis ou caneta
- Comentários: A ideia é que os educandos possam chutar algumas vezes a bola ao gol, e que
escolham 2 chutes (um forte e um fraco) para o cálculo. Um dos educandos deve ser o
responsável para medir o tempo (aproximado) enquanto outros podem realizar a medição da
distância da bola até a linha do gol. O cálculo deve aproximar os conceitos de sala de aula com
eventos da prática.