Aerogel: Material Leve como o ar e forte como o aço!

Aerogel, um dos materiais mais leves e menos densos do mundo (Fonte da imagem: NASA - JPL)

A descoberta do aerogel começou com uma pequena brincadeira entre dois cientistas. Desafiado pelo colega Charles Learned, o engenheiro químico Steven Kistler apostou que conseguiria substituir a água existente em uma gelatina por algum gás, sem fazer com que o volume dela diminuísse.

O primeiro artigo de Kistler sobre o assunto foi publicado na revista Nature em 1931. Mas, infelizmente, o autor morreu pouco tempo antes de o mundo começar a se interessar pelo seu invento. Faz pelo menos 20 anos que o mundo começou a dar a devida atenção ao aerogel, que já foi utilizado até mesmo em missões espaciais.

Mas afinal, o que o aerogel tem de tão especial?

Características do aerogel

Quando olhamos para fotos e vídeos do aerogel, fica difícil não imaginar que aquele material tenha saído de um filme de ficção científica. Para começar, ele tem uma aparência translúcida, de cor um pouco azulada. Porém, se posicionado contra a luz, ele fica alaranjado. Além disso, o material pode ser manipulado para que se torne totalmente transparente.

Apesar do nome, o aerogel é bastante rígido. O material leva esse nome porque é feito a partir de géis, normalmente de sílica. Em um processo conhecido como secagem supercrítica, os cientistas conseguem extrair a porção líquida do gel, substituindo-a por gases.

Graças a esse processo, o aerogel ficou conhecido como um dos materiais menos densos e mais leves do mundo todo: 99,8% dele é composto de espaços que aparentam estar vazios, mas que estão repletos de ar.

Alta resistência

2 gramas de aerogel são capazes de aguentar um tijolo de 2,5 kg (Fonte da imagem: NASA - JPL)

O aerogel possui uma estrutura muito forte, podendo aguentar até 4 mil vezes o seu próprio peso. Curiosamente, ao mesmo tempo o material pode ser facilmente quebrado. Ao pressionar um pedaço de aerogel com um pouco de firmeza, uma depressão será causada permanentemente na peça. Se for empregado um pouco mais de força, o aerogel pode se estilhaçar, como o vidro de um carro.

Absorção de líquidos

O aerogel é um dessecante muito forte, isto é, ele pode absorver água e outros líquidos em velocidade e quantidade espantosas. Quem trabalha com a manipulação desse material por períodos prolongados de tempo deve, inclusive, usar luvas, caso contrário, alguns pontos da pele acabam secos e quebradiços.

Depois de absorver água, a estrutura do aerogel sofre modificações e o material acaba se deteriorando. Porém, com o devido tratamento químico, o aerogel pode ser transformado em um material hidrofóbico, ou seja, que repele a água. Dessa forma, por mais que ele sofra algum tipo de rachadura, ele não será tão suscetível à absorção de líquidos.

Isolamento térmico

O aerogel impede que a flor seja queimada pela chama (Fonte da imagem: NASA - JPL)

Graças à sua composição, o aerogel praticamente anula os três métodos de condução de calor: condução (via sólidos), convecção (via fluídos) e radiação (por luz, por exemplo). Essa é uma das características mais importantes do material, que chega a ser 39 vezes mais isolante do que a melhor fibra de vidro térmica que existe atualmente.

A razão por trás dessa propriedade vem do fato de que o aerogel é composto, basicamente, por gases, e estes são conhecidos por possuírem baixa condutividade de calor. Na imagem acima, é possível ver como a chama do maçarico não chega a danificar a flor posicionada acima do aerogel.

Diferentes “sabores”

Aerogéis podem ser produzidos com diferentes materiais (Fonte da imagem: Aerogel.org)

É importante notar que, apesar de o aerogel ser normalmente feito com sílica gel, ele também pode ser produzido a partir de outras substâncias, como carbono e óxido de alumínio. A condutividade térmica, assim como as outras propriedades, varia de acordo com o material usado na fabricação do aerogel.

Usos práticos do aerogel

Comercialmente, o aerogel já foi utilizado como isolante térmico em claraboias e sacos de dormir usados por exércitos militares. Além disso, também serve como revestimento interno no solado de calçados usados para caminhar sobre a neve.

Pesquisas também indicam que, de acordo com o tratamento dispensado durante a produção do aerogel, ele pode ser utilizado para a limpeza de manchas de óleos em oceanos e outras águas.

 Partícula espacial capturada pelo aerogel (Fonte da imagem: NASA - JPL)

A NASA chegou a usar o material para coletar poeira espacial com a sonda Stardust. Essas partículas evaporam quando se chocam contra sólidos e atravessam livremente nuvens de gases, mas puderam ser capturadas com o aerogel. Além disso, a agência norte-americana também usou o invento como isolante térmico no veículo Mars Rover e em trajes espaciais usados pelos astronautas.

Até mesmo a fabricante de raquetes Dunlop já usou o aerogel em alguns modelos desenvolvidos para tênis e squash. As possibilidades de uso continuam a ser promissoras e, no futuro, esse tipo de material poderá ser usado também para armazenar hidrogênio em veículos que usem esse tipo de gás para se locomover.

Outra aplicação do material diz respeito aos computadores. Com a diminuição do tamanho físico dos chips, os sinais que trafegam dentro deles podem acabar interferindo uns com os outros. Porém, o aerogel poderia ser usado como isolante entre esses diversos sinais. Dessa forma, os chips poderiam se tornar menores e ganhar mais desempenho.

SeaGel, um novo recordista!

Durante muito tempo, o aerogel foi considerado o sólido menos denso do mundo. Mas, recentemente, um novo recorde foi batido com um concorrente de pouco peso: o SeaGel, uma espécie de aerogel produzido a partir de ágar-ágar, substância gelatinosa extraída de algumas espécies de algas.

Além de também funcionar como um isolante térmico e de ser ainda mais leve e menos denso do que o aerogel de sílica, o SeaGel guarda uma outra vantagem na manga: é comestível!

Fonte: http://www.tecmundo.com.br/curiosidade/11504-aerogel-material-leve-como-o-ar-e-forte-como-o-aco.htm

Vamos dar uma voltinha?

A patinadora desliza sobre o gelo, braços estendidos, movimentos leves, música suave. De repente encolhe os braços junto ao corpo, gira velozmente como um pião, volta a estender os braços e para por alguns instantes. O público, encantado, aplaude.

Cristiana, comovida, assiste à cena pela televisão. Então, uma pergunta lhe ocorre. Por que sempre que giram desse jeito, os patinadores encolhem os braços e, quando querem parar, voltam a estendê-los? Será que isso tem alguma coisa a ver com a Física?

É claro que sim. Tudo tem a ver com a Física. Se ela fizer essa pergunta a um físico, ele provavelmente lhe dirá que a patinadora encolhe os braços para girar mais depressa, devido ao princípio da conservação do momento angular. Suponha que um corpo está girando e não há nenhuma ação externa atuando sobre ele. Quanto mais concentrada a massa desse corpo estiver no seu eixo de rotação, mais rapidamente ele pode girar, ou vice-versa. Se a distribuição da massa se afastar do eixo de rotação, ele vai girar mais lentamente.

Observe a figura acima. Com os braços encolhidos, a massa da patinadora está mais concentrada junto ao seu eixo de rotação, por isso ela gira mais rapidamente do que com os braços abertos. Abrindo os braços, ela distribui sua massa de forma a afastá-la ao máximo do seu eixo de rotação. Assim, o seu movimento fica mais lento e mais fácil de parar.

Uma demonstração experimental muito interessante pode ilustrar essa afirmação. Observe a figura acima: uma pessoa sentada numa cadeira giratória, segurando dois halteres com os braços estendidos, é posta a girar. Se ela encolher os braços, trazendo os halteres para junto do seu corpo, a rapidez do seu movimento de rotação aumenta.

Se ela voltar a estendê-los, a rapidez diminui, sem que para isso tenha sido feita qualquer ação externa. Essa compensação entre rapidez de rotação e distribuição de massa é explicada pelo tal princípio da conservação do movimento angular. Mas essas não são as únicas características interessantes do movimento de rotação. 

Um pião, por exemplo, só pode permanecer em equilíbrio enquanto gira; as bicicletas só podem se manter em equilíbrio devido ao movimento de rotação de suas rodas. Graças à rotação, o pião se mantém em equilíbrio, apoiado apenas numa extremidade do seu eixo. A própria Terra mantém constante a inclinação do seu eixo, graças ao seu movimento de rotação.

Fonte: http://www.educacao.org.br/eja/bibliotecadigital/cienciasnatureza1/apoio/Apoio%20ao%20Aluno/Movimento_circular_uniforme.pdf

Entendendo a Teoria das Cordas

A Teoria da Relatividade e a Mecânica Quântica foram as duas mais importantes teorias produzidas no século passado, mas há um grave problema: elas são totalmente incompatíveis. A Teoria da Relatividade explica muito bem como funciona as grandes coisas, ou melhor, tudo que é maior que um átomo. Por sua vez, a mecânica quântica explica o bizarro mundo do interior das partículas subatômicas. Mas quando é preciso combinar as duas teorias para explicar por exemplo a singularidade (energia e densidade infinitas presente no interior dos buracos negros e no Big Bang), os pesquisadores simplesmente não conseguem combinar as duas teorias.

Einstein passou grande parte de sua vida tentando concluir sua Teoria do Campo Unificado, que seria um modelo capaz de explicar simultaneamente as quatro forças fundamentais (electromagnetismo, gravidade, força nuclear forte e força nuclear fraca). Vários outros físicos deram continuidade ao trabalho de Einstein e o resultado foi a Teoria das Cordas.

A Teoria das Cordas é uma tentativa de unificar a Teoria da Relatividade com a Mecânica Quântica, além das 4 forças fundamentais.  É a mais complexa teoria já desenvolvida, e envolve cálculos matemáticos que para a maioria das pessoas é totalmente incompreensível. Já passou por várias reformulações e provavelmente passará por novas no futuro. É vista pelos físicos como a principal teoria que possa explicar o universo inteiro, até em seu nível mais fundamental, desde o surgimento do Big Bang até o possível final do universo (Big Crunch ou Big Freeze).

Uma das mais famosas premissas da Teoria das Cordas é a existência de nada menos que 11 dimensões, contando com as 4 que conhecemos (3 espaciais e 1 temporal).

No século passado, os cientistas descobriram que um átomo não é indivisível, pois é composto por partículas muito pequenas denominadas elétrons, prótons e nêutrons (as outras dimensões ocultas fazem parte desse nível subatômico). Mas a Teoria das Cordas afirma que essas partículas subatômicas ainda podem ser divididas, e que se o fizéssemos, enxergaríamos pequenos filamentos, denominados cordas. O universo inteiro seria formado por pequenas cordas, que conforme seu comprimento e vibração, criam e definem a característica de uma partícula subatômica, explicando porque há uma diversidade tão grande de partículas no universo.

Mas infelizmente não há sinais de que a Teoria das Cordas possa ser testada em laboratórios, já que a tecnologia atual é incapaz deenxergar dimensões ocultas ou as próprias cordas. Ainda não há um consenso se está correta ou não. Caso esteja, representaria um grande avanço na ciência.

Fonte: http://misteriosdomundo.com/entendendo-a-teoria-das-cordas

Escala do Universo

Aqui vai um link que remete a um prezi que mostra a escala do Universo, ou seja, uma relação entre as dimensões de tudo que encontramos no universo, tanto macro como microscopicamente. É muito interessante, vale a pena conferir! Só é uma pena estar em inglês.

Escala do Universo




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Televisão de Plasma

As primeiras telas de plasma eram monocromáticas, como esta, usada nos terminais do sistema PLATO

A matéria pode se organizar de diferentes formas e apresentar-se nos estados sólido, líquido ou gasoso, dependendo da temperatura e da pressão a que está submetida. Esses estados também são conhecidos como ‘fases’ ou ‘estados de agregação’ da matéria. Na fase sólida, as partículas estão fortemente unidas e mais juntas entre si do que em outras fases. À temperatura ambiente, uma moeda de alumínio se apresenta no estado sólido. Já na fase gasosa, as partículas estão fracamente unidas e bem separadas, apresentando a tendência de ocupar todo o volume disponível. À temperatura ambiente, o ar está nessa fase. Na fase líquida, temos uma situação intermediária entre a fase sólida e gasosa.

Além dos três estados já citados, existe um outro, o plasma – o “quarto estado da matéria”. A nomenclatura 'plasma' foi utilizada pela primeira vez em 1926, pelos físicos I. Langmuir e H. Mott-Smith. Na verdade, chamar o plasma de quarto estado da matéria não é justo, de certo ponto de vista. Deveríamos chamá-lo de “primeiro estado da matéria”, pois nele está cerca de 99% de toda a matéria visível do universo!

Mas o que é um plasma?

Para responder a essa pergunta, devemos relembrar alguns conceitos básicos: o átomo é constituído de um núcleo com carga positiva e uma eletrosfera negativa. Quando o número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas, o átomo é dito eletricamente neutro. Quando ele ganha elétrons (íon negativamente carregado), é chamado de 'ânion'. Quando perde elétrons (íon positivamente carregado), o chamamos ‘cátion’. Os elétrons que se desligaram do átomo são chamados de ‘elétrons livres’. O Plasma é um gás que contém uma mistura variada de átomos neutros, íons e elétrons livres em constante interação elétrica.

Quando partículas portadoras de carga elétrica se mantêm em movimento, estabelece-se uma corrente elétrica. Em sólidos, esses portadores de carga são os elétrons, mas nos líquidos e gases, além dos elétrons, os íons também são portadores de carga. Apesar de os íons terem carga líquida positiva ou negativa, o plasma, como um todo, é eletricamente neutro, pois nele existem iguais quantidades de cargas positivas e negativas, exatamente como em um gás constituído somente de moléculas neutras.

Então qual a diferença entre um gás formado por moléculas neutras e um plasma?

Um plasma tem a capacidade de conduzir facilmente corrente elétrica. Além disso, absorve certos tipos de radiação que passariam sem interagir em um gás formado por moléculas neutras. Normalmente, são criados aquecendo-se um gás a uma temperatura muito elevada, o que faz com que alguns elétrons recebam energia suficiente para se desligar dos átomos a que estavam presos, resultando em cátions e elétrons livres.

A lâmpada fluorescente, os letreiros de néon, as lâmpadas de vapor usadas em vias públicas, a aurora boreal, o maior alcance das ondas de rádio do tipo AM do que as FM são alguns exemplos de fenômenos que envolvem o plasma e suas características.

Quanto à televisão de plasma, surpreendentemente, ela não é uma invenção tão recente quando parece. Foi criada na universidade americana de Illinois, na década de 60 do século passado – as primeiras telas de plasma eram monocromáticas, nas cores laranja ou verde. Elas se tornaram coloridas, da forma como as conhecemos hoje, na década de 70

A idéia da televisão de plasma é fazer brilhar pequenos pontos, que se comportam como se fossem pequenas lâmpadas fluorescentes formadas pelas cores primárias do espectro luminoso (verde, azul e vermelho). Dois eletrodos criam uma diferença de potencial que gera uma corrente elétrica através de um gás. O gás ionizado (plasma) mantém a descarga para excitar um gás neutro, que deverá emitir luz ultravioleta. A radiação ultravioleta, por sua vez, interage com um elemento fosforescente, presente no interior da célula, que libera a energia na forma de luz visível.

Cada célula é formada por três partes que emitem cores diferentes e a mistura dessas cores, em diferentes intensidades, gera todos os tons que vemos na tela. A vantagem da televisão de plasma é que o imenso tubo de raios catódicos dos televisores tradicionais não é necessário, o que permite a construção de um equipamento muito fino. Além disso, na televisão tradicional, os raios catódicos varrem a tela, e os pixels (células unitárias que compõem a imagem) não acendem todos juntos; na de plasma, todos os pixels acendem juntos, permitindo uma imagem de melhor qualidade.

Para entender esses fenômenos em todos os seus detalhes, leia o artigo “Plasma: dos antigos gregos à televisão que você quer ver”, publicado na revista Física na Escola V. 9 n. 1.

Fonte: http://pion.sbfisica.org.br/pdc/index.php/por/Artigos/Plasma-dos-antigos-gregos-a-moderna-televisao

Buracos Negros

Concepção artística de um buraco negro (NASA).

Em 1704, em sua obra Optiks, Newton sugeriu que a luz era formada de partículas, cujo movimento poderia ser explicado pela mecânica desenvolvida por ele. Ainda no século XVII, entretanto, o holandês Christian Huygens defendeu a ideia de que a luz seria uma onda, como o som.

Seria justo pensar que, no caso da luz ser formada de partículas, elas seriam atraídas pela gravidade. Assim, a luz deveria ter uma velocidade mínima para “fugir” de um determinado campo gravitacional, como todos os outros corpos – tal velocidade é conhecida como velocidade de escape. A da Terra, por exemplo, é de 11 km/s.

No século XVII, Roemer chegou a um valor finito para a velocidade da luz: 225.000 km/s (o valor aceito atualmente é de 300.000 km/s). Uma das consequências de a luz ter uma velocidade finita seria que, se existisse no Universo um objeto cuja densidade provocasse uma velocidade de escape maior que a da luz, seria impossível que ela saísse da sua atração gravitacional. Se esse objeto fosse uma estrela, a luz gerada por ela voltaria para si própria, e se a olhássemos da Terra, veríamos apenas uma região negra no espaço.

A primeira descrição explícita de tal proposta pode ser creditada a John Michell (1783). O marquês de Laplace, de maneira independente, descreveu tal fenômeno nas duas primeiras edições de seu livro O Sistema do Mundo. Nas edições seguintes, no entanto, deixou essa proposta de fora – muito provavelmente devido à bem sucedida experiência do inglês Thomas Young, que demonstrou o caráter ondulatório da luz.

Em 1915, Albert Einstein publicou sua Teoria da Relatividade Geral, TRG, que, entre outras coisas, prevê que a luz deveria sofrer desvios ao se aproximar de campos gravitacionais intensos, como o provocado pelo Sol. A suposta comprovação dessa hipótese ocorreu em 1919, quando foram feitas fotografias durante um eclipse solar na cidade cearense de Sobral.

Apenas um ano depois da publicação da TRG, Karl Schwarzschild utilizou essa teoria para obter soluções matemáticas que apontavam para o que hoje pode ser chamado de buraco negro. Inicialmente, este resultado não convencia o próprio Einstein; pare ele, a solução obtida não tinha uma realidade física.

Em 1939, o norte-americano Robert Oppenheimer usou a TRG para descrever o que aconteceria com a luz em um campo gravitacional intenso o suficiente para provocar seu desvio: ao passar por uma estrela bem mais densa que o Sol, a luz seria encurvada em direção à ela. Quando a densidade da estrela fosse grande suficiente, a trajetória da luz seria tão perturbada em direção à estrela que ela não conseguiria mais escapar deste campo gravitacional, ficando “aprisionada” dentro dele ao atravessar uma espécie de fronteira. Esse limite de aproximação de um corpo celeste é conhecido como horizonte de eventos, termo cunhado em 1950 pelo austríaco Wolfgang Rindler.

Como, de acordo com a Teoria da Relatividade Restrita, TRR, de Einstein, publicada em 1905, nada pode viajar mais rápido que a luz, então nenhum corpo poderia fugir deste tipo de campo gravitacional; tudo que passasse pela vizinhança da estrela seria tragado por seu incrível poder de curvar o espaço-tempo.

Como nada poderia sair de dentro do campo gravitacional, quando a região em questão fosse observada da Terra, nós veríamos apenas um espaço escuro – o termo buraco negro, entretanto, só seria cunhado em 1969, pelo norte-americano John Wheeler.

Muito se aprendeu sobre esses objetos celestes desde o artigo de Michell, inclusive que eles são mais comuns do que poderiam imaginar os pioneiros em sua proposta de existência. Recentemente, um satélite mapeou uma pequena região do céu e identificou mais de 1.500 candidatos a buracos negros.

Nem todos os buracos negros são iguais. Eles podem ser divididos em dois grupos, dependendo de sua origem e massa: os buracos negros estelares - com massas de até sete vezes a massa do nosso Sol - e os supermaciços, que se acredita estarem no centro de galáxias e possuírem massa da ordem de milhões de vezes a massa do Sol.

Para entender a origem dos buracos negros estelares, temos que retornar à década de 1930. No fim desta década, o alemão Hans Bethe propôs um possível mecanismo para a grande quantidade de energia liberada pelo Sol e outras estrelas - tal mecanismo hoje é conhecido como fusão nuclear. A grosso modo, consiste na fusão de átomos menores (como os de hidrogênio) em átomos maiores (como os de hélio), liberando, como resultado, a energia que recebemos do Sol e das outras estrelas.

As estrelas se mantêm estáveis durante um bom tempo, apesar de sua massa tender a se colapsar devido à atração gravitacional. Este colapso só não ocorre porque a energia liberada pelas reações de fusão equilibra a força gravitacional. Porém, quando o nível de hidrogênio diminui além de um limite, começa a haver um desequilíbrio entre as duas forças.

Quando uma estrela não faz parte de um sistema binário ou múltiplo, seu destino só depende de sua massa inicial. Se ela estiver entre 0,8 e 10 vezes a massa do nosso Sol (massa solar), quando o combustível diminui até um ponto crítico, a estrela se expande na forma de uma super gigante, ejetando grande parte de sua massa em uma nebulosa planetária. O que resta é conhecido como anã branca, um corpo com massa da ordem de 0,6 massas solares e raio em torno de 10.000 km.

Quando a massa inicial da estrela é de 10 a 25 massas solares, após o seu hidrogênio diminuir até o ponto crítico, a estrela explode em uma supernova. O que fica em seu lugar é chamado de estrela de nêutrons, que tem massa de aproximadamente 1,4 vezes a massa do Sol e raio na ordem de 20 km.

Finalmente, quando a massa da estrela inicial for maior que 25 vezes a massa do Sol, após explodir em uma supernova, ela se torna um buraco negro estelar – que tem sua origem em uma estrela muito maciça. Este tipo de buraco negro tem massa de até 7 vezes a massa do Sol e seu horizonte de eventos é da ordem de 1 km.

A descrição física dos buracos negros e dos efeitos causados por eles no espaço-tempo pode ser vista com detalhes no artigo Buracos nem tão negros assim, escrito por Felipe Damasio e Sabrina Moro Villela Pacheco, do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina. O texto, publicado na Física na Escola, v. 10, n. 1, 2009, apresenta uma abordagem histórica dos conceitos relacionados aos buracos negros, desde as primeiras ideias sobre o tema até as recentes descobertas do cientista inglês Stephen Hawking e as atuais pesquisas no LHC. Entre as curiosidades encontradas no artigo, uma fábula que ensina como resgatar uma pessoa de um buraco negro!

Fonte: http://pion.sbfisica.org.br/pdc/index.php/por/Artigos/Buracos-negros

FRIO ... CALOR ... SUOR ...

Por que sentimos frio ou calor?
Por que ficamos todo arrepiado e trememos de frio?
Quais são os mecanismos que geram, em nós, o suor e qual a sua função?
E a febre?
Como o calor se transfere de um lugar para outro?

Bem, vejamos:

O frio

De início, devemos lembrar que o ser humano é um animal homeotérmico, ou seja, existe uma estreita faixa de temperaturas --- que fica ao redor dos 36,1^oC --- dentro da qual nosso corpo consegue funcionar adequadamente, regulando as funções de nossas células; fora desta faixa, problemas graves podem ocorrer e até mesmo ocasionar a morte.

Para evitar que nossa temperatura corporal saia fora dessa estreita faixa, nosso organismo criou mecanismos de defesa.

Quando o ambiente está frio, e começamos a perder calor para ele, são acionados, de início, oshorripiladores, pequeninos músculos que ficam na raiz de cada pelo que temos espalhados pelo corpo. Esse acionamento causa de imediato o conhecido arrepio, uma onda de trepidação muscular pelo corpo todo. A tremedeira, que logo depois se estende a outros músculos, é nossa primeira proteção, pois tremeré um processo mecânico para gerar calor.

Além disso, os pelos eriçados colaboram na retenção de uma camada de ar junto à pele e, como o ar é um bom isolante térmico, eis nosso primeiro agasalho natural. Quanto mais pelo, mais ar é aprisionado e tanto melhor será esse agasalho natural. Nas aves, tal agasalho é constituído pelas penas.

Outra proteção natural do corpo é o embolar ; fechamos as mãos, cruzamos os braços, encolhemos as pernas e curvamos o corpo --- tudo isso para diminuir a superfície externa exposta --- quando menor a superfície exposta, menor será a área pela qual o calor pode escapar para o ambiente.

Está percebendo porque, no frio, o gato dorme todo enrolado, os bois se juntam ao máximo e você se encolhe todo sob os cobertores? O segredo é diminuir a superfície exposta! Quando isto não for suficiente, teremos que apelar para os agasalhos --- eles engrossam as camadas de ar ao redor de nossa pele proporcionando maior isolamento térmico.

Cobertores não "esquentam" ninguém! Eles apenas aprisionam uma boa camada de ar ao nosso redor e, como o ar aprisionado é um bom isolante térmico, impede a perda de calor do corpo para o ambiente.

O calor

E quando sentimos calor?

Aí inverte tudo: agora é a vez do nosso corpo receber calor do ambiente que está mais quente do que nós próprios.

Que fazer para remediar este acréscimo exagerado de calor que recebemos do ambiente?

Ora, devemos dar um jeito de jogar calor para fora do corpo. Lá vem nossa proteção: o sangue intensifica sua técnica de fluir e passa a irrigar partes mais próxima da pele --- é aquele vermelhão que começamos a ver e sentir na pele --- como a camada protetora do sangue diminui (pois está mais próximo da epiderme), o calor pode mais facilmente se transferir dele para a superfície da pele e escapar para o ambiente.

O suor

Se isso ainda não é suficiente, lá vem mais proteção: entram em ação as glândulas sudoríparas. São glândulas em forma de tubos que se abrem na superfície da pele formando os poros --- elas expelem o suor--- e esse, ao evaporar retira mais calor da própria pele, esfriando-a.

Então:

Sentir frio é perder calor exageradamente.

Sentir calor é receber calor exageradamente.

Sempre é o calor que vai do lugar mais quente para outro mais frio. Frio não é coisa que entra ou coisa que sai --- frio é uma sensação ocasionada por perda de calor! --- não 'ondas de frio', há massas de ar frio que passam por nós e que retiram calor de nossos corpos ... e temos a sensação de frio!

A febre

Mesmo sendo animais homeotérmicos, há situações em que nosso organismo precisa de uma temperatura maior que a normal para seu bom desempenho e isso ocorre, por exemplo, quando somos atacados por microorganismos --- vírus e bactérias --- e nossas defesas internas ( glóbulos brancos e seu exército) precisam lutar contra eles para nos defender. Acontece que essas defesas são realizadas à custa de reações químicas, cuja eficiência aumenta com o aumento da velocidade com que se processam estas reações.

Sabe qual é um dos fatores que aumenta sua velocidade?

Sim, é isso mesmo, a temperatura!

Para ajudar os glóbulos no combate a essa invasão de microorganismos nosso organismo decide, nesta situação de guerra, aumentar a temperatura corporal bem acima dos 36,1^oC. Está instalada a febre --- não é ela uma doença em si, mas a conseqüência de uma luta que está sendo travada em nosso benefício --- não é um problema, pelo contrário, é até um benefício, pois nos mostra que estamos equipados com mecanismos adequados de defesa. Pior seria se não tivéssemos febre! Ai os microorganismos acabariam conosco num piscar de olhos.

O problema aparece quando nosso organismo, em desespero de causa, continua a aumentar a temperatura corporal; as vezes, para além dos 40^oC: ai o bicho pega! A temperatura passa a ser um problema seríssimo, pois aniquila nossas enzimas e nossas células podendo, mesmo, ocasionar a morte. Antes de chegar a tal situação, devemos fazer algo para baixar a temperatura. É ai que entram os medicamentos para controlar a febre, e não para acabar com ela ... e conosco!

O cobertor realmente nos esquenta?

Preliminares

O calor pode transmitir-se, de um local mais quente para outro mais frio, de três modos: condução,convecção e radiação. Ainda que os três  possam ocorrer de forma simultânea, um deles pode ter maior relevância, sobre os outros, em cada situação.

Como vimos, sentimos frio quando nosso corpo perde calor. Quando maior a rapidez dessa perda, maior será também a sensação de frio. Na perda de calor através da pele, a convecção contribui de forma decisiva. Esse modo de propagação do calor ocorre apenas com os fluidos (líquidos e gases) e pressupõe-se a existência de correntes (fluxos) no interior deles. Massas de fluidos a baixas temperaturas são substituídas por massas de fluido a maior temperatura que estão em contato com a fonte de calor. Esses movimentos do fluido produzem-se, em geral, como conseqüência de uma diferença de peso específico que o fluido quente apresenta em relação ao fluido frio. Devido a isso, o fator 'existência de gravidade' é preponderante nesse tipo de convecção.

Se em um recipiente transparente contendo água que está sendo aquecida acrescentarmos uma gotas de corante (figura abaixo, esquerda), poderemos observar facilmente as correntes de convecção. Elas se manifestam quando a água do fundo fica aquecida (menos densa) e sobe, dando lugar à água fria (mais densa) que desce da superfície.

Se colocarmos a mão logo acima de um radiador de calor (aquecedor elétrico) em funcionamento, notaremos a corrente de convecção determinada pela ascensão do ar quente.

Uma variante, denominada convecção forçada, tem lugar quando as correntes de convecção não são originárias por diferenças de densidades. Se forçarmos tais correntes, aumentamos a taxa de transferência de calor. Assim, se agitarmos com uma colher a água que estamos aquecendo, provocamos uma convecção forçada e o aquecimento ocorrerá com maior rapidez. De forma análoga, a colocação de um ventilador na frente do radiador de calor, fará com que o ambiente se aqueça mais rapidamente.

Uma convecção é um transporte de material quente para uma região fria e, sempre deverá haver algum fator (causa) para determinar tal movimento (efeito). Nos casos corriqueiros de aquecimento de líquidos a causa da convecção é a gravidade terrestre. Quando, mediante uma tenaz, levamos um carvão em brasa de uma churrasqueira para uma bacia com água e o trazemos de volta para a churrasqueira, seremos nós o responsável por essa corrente de convecção.

Uma das funções da roupa que vestimos é justamente dificultar as correntes de convecção, as quais ocasionariam perdas de calor. Os ventiladores que usamos no verão (muito longo, para meu gosto) para nos refrescar também é exemplo de convecção forçada.

Segurando-se uma das extremidades de uma barra de ferro (figura acima, direita) e mantendo a outra sobre o fogo, é provável que, a menos que a barra seja muito comprida, logo deveremos soltá-la para não queimar a mão. Através da barra de ferro, assim como no interior de qualquer outro sólido, o calor se propaga mediante um mecanismo denominado condução. É uma transferência gradual de calor de partícula para partícula, no sentido da região quente para a fria. Os metais são excelentes condutores de calor enquanto que os tecidos com os quais nos vestimos e aqueles com os quais se fazem os cobertores são muito maus condutores. O próprio ar, em si, é mau condutor de calor.

Um cobertor, portanto, não nos "dá calor", apenas dificulta sua perda, primeiro por ser mau condutor de calor e segundo por dificultar as correntes de convecção do ar.

A radiação é o terceiro modo através do qual o calor pode propagar-se. Todos os corpos emitem e absorvem calor sob a forma de radiação eletromagnética. Em geral, quanto maior a temperatura da fonte térmica, maior será a quantidade de energia radiante emitida. Uma grande parte da energia disponível na Terra provém da radiação térmica solar.

Uma superfície que absorve bem a radiação incidente sobre ela, nós a reconhecemos como tendo cor preta. Ao contrário, uma superfície reconhecida como de cor branca, é aquela que não absorve praticamente nada da radiação que recebe.

Fonte: http://www.adorofisica.com.br/dfisica.html

Por que as vezes tomamos choque nas portas dos carros?

É muito provável que você já tenha experimentado a desconfortável sensação de tomar um leve choque ao encostar na porta do carro, ou mesmo ao cumprimentar uma pessoa, ou tocar em algum objeto que aparentemente não deveria dar choque por não estar ligado à corrente elétrica. Por que isso ocorre? 

Primeiro temos que lembrar que o choque elétrico, nestes casos, é de baixa intensidade, e que o desconforto aparenta ser maior por que, em geral, estamos desprevenidos quando tomamos o choque. Digamos que o susto é maior do que a dor. De qualquer forma, de baixa intensidade ou não, ninguém os aprecia, a ponto de algumas pessoas irritadas chegarem a descontar seu furor no veículo, batendo, ou, até mesmo, chutando a porta.

Mas afinal, o que causa este choque? Será mesmo a lataria do carro a culpada, por estar descarregando cargas elétricas nos passageiros? A resposta é: muito provavelmente não. Embora o carro, em seu movimento, atrite com o ar, e possa acumular um pouco de carga elétrica, provavelmente esta carga não se acumula muito, dissipando por meio de qualquer saliência ou pontas do veículo, como a antena, por exemplo (lembre-se que este é o princípio o pára-raio: poder das pontas, por onde as cargas podem ser convergidas ou dissipadas).

No entanto, o motorista (ou o passageiro) do veículo em geral acumulam cargas elétricas devido ao atrito entre a roupa do motorista e o tecido do banco do veículo, principalmente nos dias de inverno seco, quando as pessoas usam blusas de lã (que se eletrizam facilmente por atrito). Lembre-se que no processo de eletrização por atrito os corpos atritados adquirem cargas de mesmo módulo, porém sinais opostos. Assim, dependendo do material do tecido do banco do veículo, a pessoa pode, por exemplo, ficar com excesso de cargas negativas. Como o volante do veículo e outros materiais que o motorista mantém contado são maus condutores de cargas elétricas, bem como o ar seco também é mau condutor, este motorista, somente descarregará seu excesso de cargas ao tocar em algum material condutor. Isto, em geral ocorre quando o passageiro toca na porta do carro que, por ser feita de metal, é boa condutora de cargas elétricas. Neste escoamento de cargas a pessoa sente o choque.

Assim, ironicamente, podemos até dizer que não é o carro que está dando o choque na pessoa, e sim, é a pessoa que pode estar descarregando cargas elétricas no carro.

Então, quando por algum motivo acumulamos cargas elétricas, acabaremos descarregando-as no primeiro material condutor que tocarmos. Às vezes isto acontece quando andamos descalços sobre o carpet e tomamos choque ao tocar em outra pessoa. Algumas crianças também se queixam que depois de descerem em escorregadores de plástico algumas vezes, tomam choque ao tocarem outras crianças ou ao encostarem nas grades metálicas.

Uma dica para você que vive tomando choque na porta do seu carro é colocar uma toalha no assento do veículo, assim, você diminuirá bastante a eletrização, por evitar o atrito entre o tecido da sua blusa e o tecido do banco do carro.

Fonte: http://www.adorofisica.com.br/dfisica.html

Mecânica Clássica

A Mecânica Clássica é a parte da Física que analisa o movimento, as variações de energia e as forças que atuam sobre um corpo. No ensino de física, a mecânica clássica geralmente é a primeira área da física a ser lecionada.

A Mecânica Clássica está dividida em três partes:

-> Cinemática: Estuda o movimento, sem levar em consideração as forças atuantes e a massa do corpo.

Ex: Trajetória; Espaço (módulo do comprimento da trajetória); Velocidade; Aceleração; Tempo.

-> Dinâmica: Fundamentada na Segunda Lei de Newton ou Princípio Fundamental da Mecânica, estuda o movimento tendo em conta as causas deste (genericamente forças).

Ex: Massa; Força; Aceleração; Impulso; Quantidade de movimento linear; Quantidade de movimento angular; Momento de inércia; Produto de inércia; Máquinas simples.

-> Estática: Estuda as forças atuantes em um corpo que está em equilíbrio estático.

Ex: Massa; Força; Momento de alavanca.

GRANDEZAS FÍSICAS

Em física, uma grandeza ou quantidade é o conceito que descreve qualitativa e quantitativamente as relações entre as propriedades observadas no estudo da natureza (no seu sentido mais amplo).

Uma grandeza descreve qualitativamente um conceito porque para cada noção diferente pode haver (pelo menos em princípio) uma grandeza diferente e vice-versa.

Uma grandeza descreve quantitativamente um conceito porque o exprime em forma de um binário de número e unidade.

Grandeza é tudo aquilo que envolve medidas. Medir significa comparar quantitativamente uma grandeza física com uma unidade através de uma escala pré-definida. Nas medições, as grandezas sempre devem vir acompanhadas de unidades. Exemplos de grandezas: comprimento, massa, temperatura, velocidade, aceleração.

Medir uma grandeza física é compará-la com outra grandeza de mesma espécie, que é a unidade de medida. Verifica-se, então, quantas vezes a unidade está contida na grandeza que está sendo medida. Em resumo, Grandeza Física é tudo aquilo que pode ser medido e associado um valor numérico e a uma unidade. Exemplos: tempo, comprimento, velocidade, aceleração, força, energia, trabalho, temperatura, pressão.

-> Grandezas escalares

Grandezas como o tempo (por exemplo, 5 segundos) ficam perfeitamente definidas quando são especificados o seu módulo (5) e sua unidade de medida (segundo).

Estas grandezas físicas (que são completamente definidas quando são especificados o seu módulo e a sua unidade de medida) são denominadas grandezas escalares. Exemplos: densidade, pressão, área, potência, energia, temperatura, comprimento, resistência elétrica, massa, tempo.

-> Grandezas vetoriais

Outras grandezas, para serem caracterizadas, além de um módulo (um valor algébrico), seguido de uma unidade de medida, necessitam de direção e sentido (definido pelo sinal - ou +). Exemplos: força, aceleração, velocidade, torque, quantidade de movimento, deslocamento, indutância, campo elétrico, campo magnético.

-> Grandezas fundamentais

São as grandezas ditas primitivas de que não dependem de outras para serem definidas. São somente sete: comprimento, massa, tempo, intensidade de corrente elétrica, intensidade luminosa, temperatura termodinâmica e quantidade de matéria.

-> Grandezas derivadas

São definidas por relação entre as grandezas fundamentais. Exemplos: velocidade, força, potência.

UNIDADES DE MEDIDA

Qualquer medida física só tem algum significado se for acompanhada da respectiva unidade e da incerteza do processo de medida.

A importância da unidade de medida é intuitiva: um texto que se refira a uma 'velocidade de 30' está claramente incompleto se não for especificada a unidade da velocidade, como em 'velocidade de 30 km/h' ou 'velocidade de 30 m/s'.

Em cada lugar do mundo se media de diferentes formas, cada maneira de medir se chamava Sistema de medida.hoje em dia se usa no mundo inteiro o Sistema Internacional de Unidades (SI) um sistema padrão. No Brasil, o sistema utilizado é o SI, cada sistema de unidades tem uma unidade padrão para cada medida. As medidas, ou suas unidades padrões e seus símbolos, estão contidos à seguir:

UNIDADES PADRÕES DO SI
Medidas	Unidade	Símb.
Comprimento	Metro	m
Massa	Quilograma	kg
Tempo	Segundo	s
Força	Newton	N
Potência	Watt	W
Trabalho	Joule	J
Intensidade luminosa	Candela	cd
Temperatura termodinamica	Kelvin	K

Fonte: Química e Física no cotidiano e Wikipédia.