Foto digital: Dulcidio Braz Jr / Luíza Araújo Braz

Fibras ópticas transmitindo a luz produzida por LEDs ⁽¹⁾

"10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 , 1, 0, -1, Adeus Ano Velho, Feliz Ano Novo, que tudo se realize, no ano que vai nascer..."

Você está achando estranha a contagem regressiva até "-1"?! Pois saiba que hoje, no último dia de 2005, será feita uma correção de tempo de 1 segundo em 250 relógios atômicos do mundo todo e que são usados para registrar o UTC (Coordinated Universal Time ou Tempo Universal Coordenado), o padrão mundial de medida de tempo. 

Historicamente, nós medimos os dias e as noites, bem como o fluxo de tempo, com base no movimento de rotação da Terra. Por convenção, dividimos os 360 graus da circunferência do planeta em 24 fatias de 15 graus cada uma (360/24 = 15) e cada fatia corresponde a 1 hora. Essas fatias de tempo são os fusos horários.

No entanto, a Terra não gira de maneira tão uniforme quanto parece. Ela sofre variações na sua rotação por causa da interação gravitacional com outros corpos do Sistema Solar, especialmente o Sol e a Lua, além de perturbações provocadas pelas partes "móveis" do planeta, como oceanos e atmosfera (externamente) e núcleo e manto (internamente). Isso "descalibra" esse relógio natural cósmico frente ao tempo medido pelos relógios atômicos, muito mais uniformes. Cientistas do Observatório de Paris são os responsáveis por "vigiar o tempo" e sincronizá-lo com a rotação atual da Terra. Isso é muito importante, especialmente para os astrônomos profissionais que dependem de medições precisas de tempo para rastrear os astros a partir de softwares que precisam de um tempo padrão homogêneo. 

Na virada de 2005 para 2006, às 23h59'59" (UTC)⁽²⁾ do dia 31 dezembro, 1s será acrescentado ao UTC. Portanto, 2005 ficará 1s mais comprido e a meia-noite chegará com 1s de atraso para ajustar a sincronia entre a rotação terrestre e os relógios atômicos.

De 1972 para cá, desde quando foi adotado mundialmente o UTC, já foram adicionados 22 s (pouco mais de 1/3 de minuto) ao tempo padrão mundial. Pode parecer muito um ajuste de 22s. Mas veja bem que são 33 anos, o que dá 33 x 365 x 24 x 3600 s = 1,041.10⁹ s, algo em torno de 1 bilhão de segundos.

Uma flutuação de 22 partes em 1 bilhão não chega a ser tanto assim, pelo menos para a maioria das pessoas que não tem nem como perceber efeitos palpáveis dessa diferença em seu cotidiano. No entanto, para os astrônomos profissionais, uma fraçãozinha de 22/1.10⁹ não é nada desprezível.

Tudo isso só prova uma coisa: na medida em que a ciência evolui, os detalhes aparecem, saltam aos nossos olhos, e são cada vez mais significativos. 

Deixo aqui meus votos de um SUPER 2006. Clique para ver a mensagem especial de Ano Novo para os amigos do Física na Veia!. E aproveite bem esse 1s a mais que vem de brinde antes mesmo de 2006 começar!

Para saber mais

• Hora Legal Brasileira (ON - Observatório Nacional do Rio de Janeiro)
• Observatório de Paris

Albert Einstein, o homenageado de 2005

Hoje é o último dia de 2005, o Ano Mundial da Física, o derradeiro dos 365 dias em que lembramos Albert Einstein (1879-1955) e os cinco artigos científicos publicados em 1905 e que mudaram os rumos da Física, além de outras idéias desta mente brilhante.  Foi muito bom, foi divertido demais, pelo menos para quem gosta de Física!

Muitos eventos! Eu mesmo fiz várias palestras sobre Fisica Moderna e assisti a um outro montão delas. E informações sobre Física e Einstein é o que não faltou em jornais, revistas, na TV, na internet...

E vai demorar mais 100 anos para termos outra festa Einsteniana como foi esta! Mas não teremos que esperar mais 100 anos para falarmos de Einstein e de Física Moderna! O legal de tudo é que as sementes plantadas em 2005 vão germinar já em 2006, 2007... Todos os esforços em favor da divulgação científica farão, com certeza, uma boa diferença. Como educador, sei que mesmo pequenas ações podem ter efeitos bombásticos, é uma espécie de Efeito Borboleta^(*) aplicado à pedagogia. E o que aconteceu no mundo todo em 2005, inclusive no Brasil, não foi simplesmente algo pequeno, foi muito mais.

Encerro este ano muito satisfeito. E esta satisfação passa pelo Física na Veia!, este blog que surgiu no final de 2004 já pensando em 2005 e nas comemorações de 10² anos de Einstein. O Física na Veia! nasceu para ser mais uma gota neste oceano de iniciativas em favor do Ano Mundial da Física. E gostei tanto da experiência que devo continuar blogando em 2006. Dentre outras coisas, fiz muitos e bons amigos que aqui chegaram para trocar idéias sobre Física. Alguns pude conhecer pessoalmente. Outros são apenas contatos pelo blog ou por e-mail. Mas são amigos, pessoas, seres pensantes, do tipo que honram o sapiens do homo sapiens. Fantástico! Não vou citar nomes para não correr o risco de deixar ninguém de fora. Mas deixo aqui o meu fraternal abraço a TODOS os visitantes deste blog, que deixaram ou não rastros de sua passagem por aqui!

E, como último post sobre Einstein em 2005, propago uma notícía que correu o mundo nestes últimos dias. Cientistas norte-americanos do MIT - Massachusetts Institute of Technology  e do Nist - National Institute os Standards and Technology fizeram o mais rigoroso teste da história na famosa equação E = mc². O experimento melhorou a precisão das medidas em 55 vezes apresentando um erro de apenas quatro décimos de uma parte por milhão.

O experimento realizado partiu de uma idéia bastante conhecida em Física Nuclear: quando o núcleo de um átomo agrega um nêutron, energia é liberada na forma de radiação gama. A massa total final do átomo mais o nêutron agregado será menor que a massa do átomo original mais a massa do nêutron antes de ser incorporado ao núcleo. Essa diferença de massa equivale a uma quantidade de energia conhecida como energia de ligação do nêutron.

Para comprovar a validade de E = m.c², o grupo de físicos do Nist ficou encarregado de medir o lado esquerdo da equação, o E, enquanto que ao grupo do MIT coube a tarefa de medir o lado direito da equação, o m.c². E, quando os dois grupos confrontaram os seus resultados, descobriram que SIM, E = m.c² é uma idéia muito forte no universo, válida com enorme rigor!

Os resultados foram publicados na edição de 22 de dezembro da revista Nature.

É isso. Einstein, hoje e sempre!

• Einstein Links do Física na Veia! (a g u a r d e, no ar em breve!)

Hermerson Brandão, editor chefe da revista Macro Cosmo e mentor intelectual do grande portal macroCosmo.com de astronomia, convidou-me para fazer parte do grupo de colaboradores do blog Odisséia Espacial.

Senti-me bastante honrado e aceitei sem pensar duas vezes. É um projeto muito bacana!

Acabo de colocar no ar o meu primeiro post por lá falando sobre as novas luas descobertas no Sistema Solar.

E veja também a revista Macro Cosmo,  disponível em PDF para baixar gratuitamente. Vale a pena! E não deixe de conferir ainda duas entrevistas bem legais:  Marcos Pontes, o primeiro astronauta brasileiro (agosto/2005) e Walmir Cardoso, astrônomo e presidente da SBEA - Sociedade Brasileira para o Ensino da Astronomia.

Foto digital: Dulcidio Braz Jr

Arco-íris fotografado ao cair da tarde de hoje. Clique na foto para ver versão
em alta resolução (1865 pixels X 700 pixels - 160 kb)

Acabo de assistir pela janela, ao vivo e em cores, a um belíssimo show gratuito da natureza: um arco-iris.

A janela do meu escritório dá para leste. Era fim de tarde, por volta das 18h, e o Sol estava se pondo, já bem perto do horizonte, a oeste. Havia acabado de chover e a umidade do ar era bastante perceptível. Ambiente perfeito para a formação do arco-íris. 

Sempre que se forma um arco-íris, o Sol está às nossas costas e à nossa frente temos uma nuvem, uma verdadeira cortina de gotículas de água. Cada gota d'água funciona como um prisma, que refrata a luz, mas com uma pequena diferença. Para entender melhor como se forma o arco-íris, acompanhe o raciocínio a seguir.

:: A REFRAÇÃO E A SEPARAÇÃO DE CORES

Na refração, quando a luz passa de um meio material para outro, sofre desvio e muda de velocidade. Na faixa visível, a cor que sofre maior desvio é sempre o violeta que terá também sempre a menor velocidade. Ao contrário, na outra ponta do espectro, o vermelho terá maior velocidade mas sofrerá menor desvio.

 www.physik.uni-bayreuth.de
O desvio na refração é um fenômeno bem sutil, difícil de ser observado e medido. No entanto, num prisma o efeito fica bem evidente. Por que? É simples: num prisma acontecem duas refrações, uma na entrada e outra na saída. A segunda refração é um reforço da primeira, é um espécie de desvio sobre o desvio. Entendeu? 

E é isso o que ocorre numa gota de água suspensa no ar. A luz solar branca⁽¹⁾, policromática, refrata na entrada e na saída da gota e a separação de cores fica bem evidente. Só que no prisma a luz entra numa face e sai na outra, do lado oposto. Na gota d'água a luz entra de um lado, reflete⁽²⁾ na parede oposta e torna a sair pelo mesmo lado que entrou, exatamente do lado onde se encontra o olho do observador. Por isso o sol sempre está do lado oposto ao do arco-íris, às costas do observador.

:: A FORMA DE ARCO

Uma das coisas mais intrigantes é a forma de arco do arco-íris. Para entender como pode ser isso, veja o esquema abaixo.

Para simplificar, a figura mostra apenas os raios de luz vermelha e violeta, relativos aos extremos do espectro visível. Note que todas as gotas, de todas as alturas, dispersam a luz de todas as cores. No entanto, somentes as gotas mais altas conseguem enviar luz vermelha direto para o olho do observador. Ao contrário, a luz violeta provém de gotas mais baixas. Isso explica porque o vermelho fica por fora e o violeta por dentro, ou, em outras palavras, porque as cores do arco-íris sempre obedecem a uma ordem fixa (vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul claro, azul escuro, violeta).

Note que o olho do observador será o vértice de vários cones de luz de abertura variável entre 40^o e 42^o. O cone de maior abertura (42^o) será o vermelho e o de menor abertura (40^o) o violeta. As cores em arco no arco-íris nada mais são do que as bases dos diversos cones de luz dispersada pelas diversas gotas, do vermelho ao violeta. 

:: CADA UM TEM O ARCO-ÍRIS QUE "MERECE"

Se duas pessoas estiverem vendo o arco-íris ao mesmo tempo, uma ao lado da outra, cada uma verá o seu próprio arco-íris, ou seja, o seu próprio cone de luz. É lógico que os dois arco-íris vistos pelas duas pessoas são semelhantes, indistinguíveis visualmente, mas são cones de luz diferentes, com vértices diferentes, cada qual posicionado nos olhos de cada observador.

Assim, cada um tem o arco-íris que "merece"!

:: OUTRA RESTRIÇÃO

Você já reparou que nunca se forma um arco-íris ao meio dia? Se o Sol estiver perto do horizonte, o cone de luz, de abertura em torno de 40^o, estará bem visível, acima do horizonte. No entanto, quanto mais alto estiver o Sol, menor a porção da base do cone visível e, portanto, menor será o arco-íris. Se o Sol estiver mais alto do que 42^o, toda base do cone estará abaixo do horizonte e não veremos arco-iris nenhum. Assim, só se formam arco-íris com o Sol abaixo de 42^o em relação ao horizonte. Isso restringe bastante os horários para que se formem arco-íris.

(1) A luz solar é dita branca, policromática, porque possui todas as cores do espectro visível. Embora seja comum fazermos a divisão em sete cores, do vermelho ao violeta, na verdade são infinitos tons e não apenas sete cores.
(2) Este é um fenômeno conhecido como Reflexão Interna Total e acontece quando um raio de luz tenta atravessar de um meio mais para outro menos refringente com ângulo de incidência maior do que o Ângulo Limite do dióptro. 

• [10/02/2005] Arco-Íris: Capricho da Natureza
• [03/11/2004] 300 Anos de Opticks

Reuters

Barco pesqueiro indiano arrastado pelas ondas gigantes e
jogado contra as pedras na catástrofe de dezembro de 2004

Hoje faz exatamente um ano que aconteceu o Tsunami na Ásia. É impossível não nos lembrarmos desta tragédia que chocou o mundo todo.

Foram cerca de 220.000 mortes na Indonésia, Tailândia, Índia, Sri Lanka e outros países banhados pelo oceano Índico. Infelizmente, apesar dos esforços, países desta região com risco deste tipo de catástrofe natural ainda não conseguiram estabelecer um centro único de alerta para Tsunamis, como já existe nos países banhados pelo oceano Pacífico.

O vestibular da Unicamp, primeira fase, mantendo a sua tradição de cobrar atualidades, abordou na questão 10 a física das ondas lembrando o Tsunami de dezembro de 2004 (clique aqui para ler post sobre esta prova).

E a Vunesp 2006, na sua prova de conhecimentos gerais, também trouxe uma questão sobre Tsunami com certa semelhança com a questãoa cobrada pela Unicamp. Confira abaixo. 

:: Vunesp 2006

Questão 46) No final de dezembro de 2004, um tsunami no oceano Índico chamou a atenção pelo seu poder de destruição. Um tsunami é uma onda que se forma no oceano, geralmente criada por abalos sísmicos, atividades vulcânicas ou pela queda de meteoritos. Este foi criado por uma falha geológica reta, muito comprida, e gerou ondas planas que, em alto mar, propagaram-se com comprimentos de onda muito longos, amplitudes pequenas se comparadas com os comprimentos de onda, mas com altíssimas velocidades. Uma onda deste tipo transporta grande quantidade de energia, que se distribui em um longo comprimento de onda e, por isso, não representa perigo em alto mar. No entanto, ao chegar à costa, onde a profundidade do oceano é pequena, a velocidade da onda diminui. Como a energia transportada é praticamente conservada, a amplitude da onda aumenta, mostrando assim o seu poder devastador. Considere que a velocidade da onda possa ser obtida pela relação  onde g = 10m/s² e h são, respectivamente, a aceleração da gravidade e a profundidade no local de propagação. A energia da onda pode ser estimada através da relação , onde k é uma constante de proporcionalidade e A é a amplitude da onda. Se o tsunami for gerado em um local com 6250 m de profundidade e com amplitude de 2m, quando chegar à região costeira, com 10m de profundidade, sua amplitude será
A) 14m.
B) 12m.
C) 10m.
D) 8m.
E) 6m.

Resolução:

Substituindo a velocidade v da expressão dada na outra expressão da energia E, também fornecida, encontraremos:

Supondo conservação da energia, ou seja, que a onda carregue sempre a mesma quantidade de energia, podemos escrever que a energia inicial E_i da onda onde o tsunami foi gerado, na profundidade  h_i = 6.250 m, é a mesma energia E_f da onda perto da costa, na profundidade h_f = 10 m. E sabendo que a amplitude inicial da onda era A_i = 2m, então teremos:

Resposta: A amplitude da onda perto da costa  será de 10 m. Alternativa C.

Já publicado aqui no Física na Veia!

• [20/11/2005]  Primeira Fase do Vestibular da Unicamp 2006 
• [29/12/2004]  Lições de Vida de Um Tsunami
• [29/12/2004]  A Física de Uma Catástrofe
• [29/12/2004]  A Matemática de Uma Catástrofe

www.airguitar.tml.hut.fi

Virtual Air Guitar em ação

Você já brincou de fingir que estava tocando guitarra? Sabe aquela história de botar um disco com solo de guitarra e ficar tocando "no ar", de mãos vazias, quase que dublando a gravação? Essa brincadeira ficou tão famosa que virou até campeonato mundial e foi batizada de Air Guitar.

E a brincadeira, que ficou mais série e virou campeonato, agora sofreu novo upgrade e virou também pesquisa acadêmica. Estudantes finlandeses desenvolveram um software capaz de ler os movimentos do Air Guitar e transformá-los em som de verdade. Uma câmera monitora os movimentos das mãos e dedos do "músico virtual" e os envia para um computador. Um software analisa as informações em tempo real e as transforma em som. Para facilitar a leitura óptica dos movimentos, o guitarrista virtual deve vestir luvas especiais pintadas de uma cor mais fácil de ser "vista" pelo sistema. O air guitar player agora toca literalmente no ar pois sai som de verdade!

Hoje em dia já é bastante comum a utilização de instrumentos virtuais bem como módulos processadores de efeitos também virtuais. Com o desenvolvimento da eletrônica digital capaz de fazer máquinas com grande memória e alto poder de processamento, cada vez mais são comuns os instrumentos virtuais, ou seja, softwares que rodam dentro de computadores e são capazes de produzir ou processar sons.

Fantástico isso, não? Com um laptop e alguns programinhas já é possível fazer misérias em termos musicais! E depois você mixa e grava tudo num CD, sem sair de casa. Entendeu por que eu sempre digo que a Física está mudando a cara do nosso mundo?

Para saber mais

• Site oficial do projeto Virtual Air Guitar

Foto digital: Dulcidio Braz Jr

Violão Yamaha SLG100N - Silent Series

E aí, como foi a visita do Papai Noel neste ano? Espero que tenha sido muito boa! Por aqui, apesar da coluna ainda meio travada, foi muito legal. Muita festa em família, na casa dos pais, dos sogros e da tia, com troca de presentes, muito calor humano e diversão garantida. Natal bom tem que ser assim, com toda a família reunida.

Banquei meu próprio Papai Noel e resolvi dar-me de presente um violão novo, um Yamaha Silent SLG100N (foto), uma verdadeira maravilha da tecnologia! Para quem não sabe, antes de estudar Física, fiz 8 anos de violão erudito. Sem contar que tive a felicidade de ser criado numa família extremamente musical na qual era comum rodinhas de violão e outros instrumentos. 

:: Recursos do Silent

Violão acústico convencional e o Yamaha SLG100N 

Num violão acústico convencional, o corpo é uma caixa (quase sempre de madeira) que vibra junto com as cordas, amplificando o som por ressonância⁽¹⁾, criando harmônicos e dando mais potência sonora ao instrumento. É mais ou menos o que acontece numa caixa de som na qual a própria caixa atua como um amplificador acústico. O Silent da Yamaha não tem caixa de ressonância e, por isso mesmo, a sua potência sonora é da ordem de apenas 1% do valor típico de um violão acústico, o que justifica a qualificação Silent pois, uma vez desligado, quase não emite som. No entanto, o moderníssimo sistema de captação B-Band, feito por um filme piezzo-elétrico⁽²⁾ acoplado logo abaixo do apoio das cordas, dentro do cavalete, faz a mágica de levar para dentro de um sofisticado circuito digital as vibrações da corda na forma de sinais elétricos. E, antes que você imagine que o violão fica com som de guitarra elétrica, aviso que aí está a verdadeira mágica tecnológica: o Silent soa como um violão acústico microfonado, com todos os harmônicos naturais, com graves envolventes e bem definidos e agudos brilhantes, além de um ataque sensacional. E, como não tem caixa de ressonância, o Silent jamais sofrerá os inconvenientes efeitos de realimentação em que o som retorna para o próprio instrumento e é reamplificado várias vezes gerando um ruído caótico e forte.

O braço, nos padrões dos melhores violões eruditos, tem afinação perfeita ao longo de toda a escala. E o frame (moldura) se encaixa no corpo como um violão acústico. Apesar do design futurista, para quem toca o Silent, é como estar tocando um violão acústico. 

Catálogo Yamaha (www.yamaha.com)

O circuito eletrônico digital do Silent, que funciona ligado à rede elétrica ou com bateria, fica comodamente embutido na parte traseira do braço e pré-amplifica o sinal, o que facilita o acoplamento em mesas de som e sistemas de palco, além de gravações. Um sistema de equalização de duas bandas permite calibrar os graves (Bass control) e os agudos (Treble control), além de controlar o volume (Volume control).

Para criar a sensação de ambiente sonoro, o SLG100N já vem com módulo de reverberação digital incorporado com dois níveis (Reverb switch). Este sistema simula eletronicamente as múltiplas reflexões⁽³⁾ que uma onda sonora sofre nas paredes de um recinto. Com este recurso o violão soa como se estivéssemos tocando em uma sala de tamanho médio (nível I) ou numa sala de concertos (nível II). Sem reverberação, qualquer som soa seco e pobre. Com reverberação o som ganha corpo e o nosso cérebro tem a ilusão de um ambiente maior. Embora seja possível acoplar pedais ou racks de efeitos com Reverb Digital externo, o Silent já vem com uma solução própria que funciona bem para a maioria dos casos.

O violão também funciona com fone de ouvido (Phone jack). Neste modo é possível tocar ou mesmo praticar estudos de violão sem incomodar os vizinhos. E o reverb digital incorporado ajuda a criar uma sensação espacial muito confortável. E, para quem gosta de tocar junto com as gravações dos seus ídolos ou treinar sobre playbacks, o SLG100N vem com uma entrada estéreo para CD/MD player externo. Com volumes separados, podendo mixar (no próprio instrumento) o som do violão com a fonte externa. Assim é possível praticar de forma silenciosa e privativa, um recurso fantástico para estudantes de música.

E a parte superior do frame (moldura) é facilmente destacável. Assim, fica muito mais fácil de transportar o instrumento, que tem apenas 1,8 kg e já vem com um case acolchoado e flexível que acomoda todas as suas partes (corpo, frame, fonte, cabos, bateria e acessórios). 

Enfim, um brinquedinho e tanto! E um brinquedinho que só existe graças à Física e aos avanços tecnológicos na área de acústica e, principalmente, da eletrônica digital.

Vou ver se gravo algo e coloco no ar em breve para que você tenha uma mostra de como soa este instrumento da família Silent da Yamaha que tem também pianos, baixos, violoncelos e violinos.    

Para saber mais

• Yamaha Brasil