::: SETE MENTIRAS DISFARÇADAS DE CIÊNCIA II :::

No mesmo espírito do post Sete Mentiras Disfarçadas de Ciência, publicado em 01 de abril de 2009, destaco mais sete ideias físicas erradas (ou mentirosas). E são sete porque, segundo ditado popular, "sete é conta de mentiroso".  

Mentira 1:

O LHC pode destruir o mundo

CERN

Minúsculo pedaço do anel de 27km do LHC

As notícias científicas, quando vão para a mídia não especializada, quase sempre recebem uma “maquiagem”. Não é raro, neste retoque, jornalistas aumentarem as coisas. Não gosto disso. Mas há quem defenda que assim “vendem” melhor as notícias.

No caso do LHC - Large Hadron Collider, houve muitas especulações quando ele estava para ser ligado em 2008.

As colisões em energia recorde na história da Física de Partículas vão reproduzir condições semelhantes às que existiam no início do Universo. A ideia é detectar partículas que surgiram logo após o Big Bang(1) e que nos mostram como a matéria se organizou para formar o Universo. Mas isso está muito longe de dizermos que vão fazer um novo Big Bang que poderia dar “boot” no Universo atual! Percebe a diferença?

A energia das colisões de prótons no LHC chegará a 14TeV (14.1012 eV). Atualmente o LHC trabalha a 50% da sua capacidade (7 TeV por colisão). Na natureza já foram detectados raios cósmicos com energia da ordem de 1020 eV, bem maiores do que os 14.1012 eV, um recorde humano mas longe de ser um recorde no Universo. Como é que a própria natureza não se autodestruiu até hoje?

Se o mundo acabar, certamente não será por causa do LHC.

Mentira 2:

A Terra é uma esfera

ESA/HPF/DLR

Geoide da Terra obtido pelo satélite GOCE

A Terra não é perfeitamente esférica. Sabemos que o nosso planeta não é como uma bola de bilhar, uma esfera lisa e perfeita. A Terra é “quase” uma esfera. Mas no “quase” escondem-se sutilezas.

Em primeiro lugar, a Terra tem relevo. Mas vamos além: como gira, nosso planeta tem diâmetro ligeiramente maior no equador onde, com maior velocidade tangencial, a matéria tende a escapar pela tangente, por inércia. Por isso sempre lemos nos livros que a Terra é redonda, mas ligeiramente achatada nos pólos. Na verdade ela é "mais gordinha" no equador pelo efeito da rotação.

Mas a coisa não para por aí. A mais rigorosa maneira de caracterizar a forma de um planeta é fazer uma mapa da sua gravidade, o que leva em conta a distribuição de massa em todo o globoe que, certamente, não é homogênea. Este mapa da gravidade, que diferencia por cores as superfícies equipotenciais(2) gravitacionais, é conhecido como geóide.

Ontem a ESA – Agência Espacial Européia divulgou o resultado de uma pesquisa de dois anos que, através do satélite GOCE, pretendia encontrar o melhor geóide do nosso planeta. A imagem acima é o resultado final deste trabalho. Clique aqui para abrir animação desta geóide direto do site da ESA.

Mas cuidado: não se trata de uma imagem topográfica do planeta! Esta não é a forma da Terra, o que vemos quando a olhamos do espaço, pelo menos com olhos que detectam radiação eletromagnética visível (ou luz). Os “olhos” do satélite que fez este mapa conseguem “ver” a gravidade, ponto a ponto da superfície terrestre.

A Terra não é perfeitamente esférica. Mas nem tão “deformada” quanto o geóide medido pelos cientistas da ESA.

Mentira 3:

A água sempre ferve a exatos 100oC

mundogalmour.com.br

Numa panela de pressão a água ferve acima de 100oC

A água só ferve a 100oC ao nível do mar, onde temos a pressão atmosférica de 1 atm = 1,013.105 Pa(3) = 760 mmHg. 

Para entrar em ebulição, ou ferver - como dizemos em linguagem cotidiana, as moléculas de água devem atingir um estado de agitação tal que tenham energia para “decolar”, ou seja, para abandonar a massa de água pela sua superfície e atravessar a fronteira como ar, indo para a atmosfera.

Na prática, se a pressão do ar é grande, uma moléculade água que tenta saltar para fora do líquido pode colidir com uma partícula do ar, ricocheteando e voltando para a massa líquida, não conseguindo migrar para o estado gasoso, ou seja, não conseguindo se libertar do estado líquido. Note que a atmosfera funciona como uma “tampa” natural que dificulta a passagem das moléculas do estado líquido para o gasoso.

Confira na tabela abaixo os valores de temperatura de ebulição da água para diversos valores de pressão (760 mmHg é a pressão atmosférica ao nível do mar).

Vale lembrar que, numa panela de pressão, o próprio vapor d'água que se forma faz a pressão interna crescer. Como consequência, a temperatura de ebulição da água dentro da panela fica maior do que 100oC. E, quanto maior a temperatura, mais fácil amolecer, ou seja, cozinhar os alimentos mais duros.

Mentira 4:

É impossível viajar no tempo


O tempo é relativo e, portanto, depende do observador

Eu diria que viajar no tempo é complicado. Mas não impossível!

Para o futuro é um pouco menos complicado. De acordo com a Teoria da Relatividade Restrita (ou Especial) de Einstein, quando viajamos com velocidades altas em comparação com a velocidade da luz, o tempo passa mais devagar. Pode parecer estranho para nós que vivemos num mundo não relativístico, ou seja, de velocidades muitíssimo menores do que a velocidade da luz. Mas é um fato cientificamente comprovado.

Sendo assim, se eu sair viajando com uma nave à velocidade média V = 0,8c (onde c = 3.108 m/s, a velocidade da luz no vácuo), quando eu voltar, o tempo para mim terá passado mais devagar. No entanto, na Terra o tempo fluiu no ritmo normal, mais depressa do que dentro da nave.

Como efeito desta diferença no fluxo do tempo, uma viagem que durou 10 anos medidos aqui na Terra, no meu relógio (que viajou comigo dentro da nave) duraria apenas 6 anos! Sendo assim, quando eu voltar, estarei quatro anos no futuro! (Os cálculos vou deixar para um outro post, ok?)

Pela Teoria da Relatividade Geral, em tese, também seria possível uma grande quantidade de massa curvar o tecido do espaço-tempo a ponto de criar um atalho tanto no espaço quanto no tempo. Neste caso, o atalho temporal pode ser interpretado como uma possível viagem no tempo. Mas não temos a menor idéia de como fazer isso que, por enquanto, é algo absolutamente teórico.

Mentira 5:

A luz sempre se propaga em linha reta

Lawrence Manning/Corbis

Múltiplos raios de uma fonte laser 

Em Óptica clássica dizemos que a luz se propaga em linha reta nos meios homogêneos e transparente. Mas, se o meio não for homogêneo, a luz pode sofrer desvio.

Num cômodo na sua o ar é homogêneo e transparente. Nele, raios de luz certamente se propagam em linha reta, como os múltiplos raios da fonte laser na imagem acima. Mas, toda vez que a luz muda de meio, dependendo do ângulo de incidência, pode mudar também de direção, ou seja, pode sofrer um desvio.

Imagine um meio em que a densidade aumente gradativamente, ou seja, um meio que não é homogêneo. Neste meio a luz pode fazer curva. Na verdade, não é bem uma curva que a luz faz. É que podemos imaginar que este meio de densidade variável é uma justaposição de lâminas discretas de densidades distintas. E, quando passa de uma lâmina para outra, a luz sofre um desvio.  Para infinitas lâminas, ou seja, para a densidade do meio que varia continuamente, não vemos mais desvios individuais e temos a sensação de uma curva suave, contínua. Confira na figura abaixo.

É isso o que acontece na atmosfera do nosso planeta que, para grandes altitudes (cerca de 100 km) é bem sutil, bastante rarefeita, mas vai aumentando a sua densidade na medida em que nos aproximamos da superfície terrestre. A luz que, por exemplo, vem de uma estrela distante, propaga-se em linha reta no vácuo interestelar (meio transparente e homogêneo). Mas, ao penetrar na atmosfera, sofre infinitos desvios que produzem o efeito de uma curva contínua, como na ilustração a seguir que de propósito está fora de escala.


Desvio (exagerado) sofrido pela luz ao atravessar a atmosfera

Por isso mesmo um observador O na Terra não vê a estrela na sua posição correta (E) mas ligeiramente deslocada para outro ponto (E’).

E não podemos esquecer de que, segundo a Teoria da Relatividade Geral de Einstein, a luz também pode fazer curva por causa da presença de massa. Para Einstein, a massa deforma o espaço-tempo. E a luz segue esta deformação, fazendo curva.


Massa produz deformação do espaço tempo que pode curvar a luz

Mentira 6:

Tudo o que é aquecido sofre dilatação térmica

mercury pictures

Num termômetro o mercúrio dilata e "sobe" pelo tubo

Para a maioria das substâncias isso é verdade. Mas não dá para generalizar esta afirmação.

A água, por exemplo, tem um curioso comportamento anômalo. Entre 0oC e 4oC seu volume diminui mesmo com o aumento de temperatura.

Essa sutileza no comportamento da dilatação térmica da água é fundamental para que num lago, por exemplo, a água nunca congele em bloco. Quando a água está próxima de 0oC, seu volume aumenta e, portanto, sua densidade dimimui. Por causa do empuxo, essa camada de água quase solidificando sobe e congela superficialmente no lago. A camada de gelo superficial iisola termicamente o restante da água do lago que, portanto, não mais congela, permanecendo líquida. Isso permite aos seres dentro do lago manterem-se vivos na camada líquida da qual retiram gases vitais. Se a água não se comportasse assim, de forma anômala, certamente não haveria vida no planeta! Esse é só um dos detalhes que permitiram a vida na Terra! Incrível, não?

Mentira 7:

Corpos mais pesados sempre caem mais rápido


Vídeo: queda do martelo e da pena na Lua (homenagem a Galileu)

“Mentirinha” clássica! Mas muito difundida como se fosse verdade! Cuidado!

Durante a queda, há duas forças que devem atuar num corpo: Peso (P) para baixo, que corresponde ao puxão gravitacional da Terra, e atrito aerodinâmico (Aar) para cima que representa a dificuldade do corpo atravessar uma camada de ar. Geralmente idealizamos o problema, em especial no ensino médio, considerando desprezível o atrito aerodinâmico que depende do tamanho e da forma do corpo além da velocidade que ele vai atingir.

Para corpos pequenos e que vão cair de alturas pequenas, o Aar pode ser descartado sem prejuízos ao resultado final. Sendo assim, a única força que atua no corpo é o peso dado por P = m.g.

Em outras palavras, o peso é a força resultante R sobre o corpo. Pelo Princípio Fundamental da Dinâmica (ou Segunda Lei de Newton) teremos:

R = m.a

Mas R = P = m.g

Portanto, m.a = m.g.

Dividindo os dois lados da expressão acima por “m”, temos: a = g. Concluímos que, independente da massa m (e portanto do peso P), em condições ideais, diferentes corpos caem sempre com a mesma aceleração que corresponde à aceleração da gravidade local.

Na Lua, onde a atmosfera é imperceptível, não temos atrito com o ar. Dois corpos, um mais pesado e outro mais leve, se forem abandonados da mesma altura e ao mesmo tempo, sempre cairão lado a lado, com a mesma aceleração. E portanto chegarão junto ao chão. Veja acima o vídeo que mostra o astronauta Dave Scott da Apollo 15 homenageando Galileu que já tinha intuído essa idéia e afirmado que “se soltarmos no vácuo, no mesmo instante e na mesma altura, um martelo e uma pena, ambos chegarão juntos ao chão”. O experimento na Lua confirmou esta idéia!


(1) Big Bang é nome que se dá ao processo que deu origem ao nosso Universo.
(2) Superfícies equipotenciais, como o nome sugere, são superfícies que agregam pontos de mesmo potencial. No caso o potencial é gravitacional. No ensino médio é mais comum os alunos construírem superfícies equipotenciais elétricas.
(3) Pa (pascal) é a unidade de medida de pressão no S.I. (Sistema Internacional de Unidades). Pa = N/m² (pascal equivale a newton por metro quadrado lembrando que no S.I. N é unidade de força enquanto m² é unidade de área).
(4) Na verdade, com a altitude, a atmosfera fica mais rarefeita. Neste sentido, com o aumento da altitude, há menos ar.





Um forte abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)
às 14h41





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  ::: MESSENGER: A PRIMEIRA FOTO ORBITAL DE MERCÚRIO :::

NASA
Clique para abrir versão em maior resolução
Primeira foto orbital de Mercúrio. Clique para abrir versão maior

A sonda Messenger da NASA, lançada há seis anos, enviou hoje a primeira foto de Mercúrio desde que entrou em órbita ao redor deste planeta no último dia 17 de março. Mercúrio é o menor e mais interno planeta do Sistema Solar(1).

Note que Mercúrio, um planeta rochoso(2), se parece muito com a Lua, o nosso satélite. Suas crateras de impacto ratificam, como na Lua, a "ausência"(3) de atmosfera. Quando um astro tem atmosfera, ela funciona como escudo protetor contra impactos de corpos que vêm do espaço pois, ao penetrarem na atmosfera, por atrito, estes corpos superaquecem, queimam, e geralmente nem conseguem chegar à superfície. Sem atmosfera, os choques acontecem com muita frequência e deixam na superfície do astro cicatrizes em forma de crateras.    

Podemos considerar que Mercúrio ainda é bastante desconhecido. Em 1975 ele foi visitado pela sonda Mariner 10 que mapeou cerca de 45% da sua superfície. A imagem abaixo é bastante curiosa e ratifica o quanto desconhecemos o planeta mais próximo do Sol.


Mercúrio, fotografado pela Mariner 10: cobertura de 45% da superfície

A faixa que vemos na foto acima não é real! Ela representa falta de dados, ou seja, é uma região (dentre outras) da superfície de Mercúrio nunca fotografada por nenhuma outra sonda. A Messenger promete resolver este problema de falta de dados. Ao longo de um ano ela vai orbitar o planeta completando uma volta a cada 12h. Faça as contas:  365 dias X 2 voltas/dia = 730 passagens completas sobre o planeta. Dá para "escaneá-lo" com detalhes, não dá? A ideia é conseguir imagens de 100% da superfície de Mercúrio.

Vale lembrar que em 2008 a sonda Messenger, que na ocasião ainda não orbitava Mercúrio, conseguiu com sobrevoos controlados mapear mais cerca de 30% da superfície do planeta. Logo, são 45% (Mariner 10) + 30% (Messenger) = 75% de cobertura superficial do planeta. Mas somente agora, em órbita, teremos o trabalho completado. Em breve vamos conhecer 100% da superfície de Mercúrio.

Como Mercúrio está muito perto do Sol(4), a Messenger precisa ser protegida para não derreter. Por isso ela possui uma espécie de escudo protetor (sunshade) que funciona como um guarda-sol que a mantém constantemente na sombra, evitando superaquecimento.


Messenger, suas partes e equipamentos

Mas a sonda possui dois painéis solares que precisam ficar expostos ao Sol pois convertem energia solar em eletricidade para que todo o equipamento funcione. Estes painéis devem suportar altas temperaturas. 

Além de uma antena para se comunicar com o centro de controle aqui na Terra, os equipamentos da Messenger são: 

  • MDIS - Mercury Dual Imaging System : Instrumento com duas câmeras: uma grande angular e outra mais "fechada". Juntos permitirão capturar detalhes do relevo do planeta como se fossem nossos dois olhos trabalhando juntos.
  • GRNS - Gamma-Ray and Neutron Spectrometer: Espectrômetro, instrumento para detectar raios gama e nêutrons emitidos por elementos radiativos na superfície de Mercúrio ou por elementos superficiais excitados por raios cósmicos. Isso permitirá mapear a abundância relativa de diferentes elementos químicos e até descobrir se existe gelo nunca exposto diretamente aos raios solares nos pólos do planeta. Raios gama e raios X de altas energia podem colidir com a superfície do planeta causando emissão de raios X de baixa energia.  Se isso acontecer, XRS vai detectar estes raios X, o que ajudará no mapeamento da abundância química da crosta do planeta.
  • MAG - Magnetometer: Magnetômetro, instrumento que fica na ponta de uma haste de 3,6 m e tem a função de medir e mapear o campo magnético de Mercúrio e descobrir regiões com possíveis rochas magnéticas na crosta do planeta.
  • MLA - Mercury Laser Altimeter: Altímetro que funciona com um feixe laser que pode ser emitido e, depois de refletir na superfície do planeta, pode ser detectado. Medindo o tempo de ida e de volta dá para medir a distância percorrido e assim traçar um perfil topográfico bastante acurado da superfície de Mercúrio.
  • MASCS - Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer: Outro espectrômetro, sensível à radiação fora do espectro visível (infravermelho e ultravioleta). Na verdade ele trabalha do infravermelho ao ultravioleta, passando pela luz visível. Sua função é medir a abundância química dos gases na tênue atmosfera do planeta. E tentar detectar a presença de minerais na superfície.
  • EPPS - Energetic Particle and Plasma Spectrometer: Mais um espectrômetro, para medir a composição, distribuição e energia de partículas carregadas (elétrons e íons) na magnetosfera de Mercúrio.
  • RS - Radio Science: Instgrumento que usará o Efeito Doppler(5) para medir pequenas variações de velocidade da sonda enquanto ela orbita Mercúrio. Variações de velocidade são provocadas por variações locais do campo gravitacional de Mercúrio o que está intimamente ligado à distribuição de massa na superfície do planeta e até mesmo à espessura da crosta planetária. 


Visão artística da Messenger escaneando Mercúrio

Supreendente a lista de equipamentos da sonda, não? Incrível a quantidade de conhecimento e tecnologia que vai de carona com ela pro espaço! É por estas e outras que sou fã incondicional da Física e de toda a Ciência! Os cientistas acumulam conhecimento, geram tecnologia, e não medem esforços em realizar experimentos espetaculares cujo limite é a imaginação ou, às vezes, o cruel orçamento. A Messenger, indiscutivelmente, carrega séculos de ideias!  

Aguarde boas novas! Mesmo nunca tendo ido até Mercúrio, dentro dos próximos 365 dias saberemos muito mais sobre este planetinha com cara de Lua e que fica "grudado" ao Sol.


(1) Plutão já foi o menor planeta do Sistema Solar. Desde 2006 ele foi reclassificado como planeta-anão.
(2) No Sistema Solar são rochosos os planetas Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Plutão, planeta-anão, também é rochoso. Os demais planetas, ou seja, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno são gigantes gasosos.
(3) Na verdade há uma atmosfera muitíssimo rarefeita. Na prática, é como se não houvesse. Mas a Messenger pretende medir esta atmosfera e descobrir a sua composição química.
(4) A distância média de Mercúrio ao Sol é 58 milhões de quilômetros. Para efeito de comparação, a Terra encontra-se a uma distância média de 149 milhões de quilômetros Sol.
(5) O Efeito Doppler consite na variação entre a frequência emitida por uma fonte e a frequência medida por um receptor por causa do movimento relativo fonte/receptor. Neste caso, conhecendo a frequência de uma onda emitida na sonda e comparando com a frequência da onda refletida pelo planeta podemos medir sutis variações de velocidade relativa.
  
Já publicado aqui no Física na Veia!





Um forte abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)
às 19h12





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  ::: COLÓQUIOS DO CBPF - CICLO 2011 :::


Blog do evento

Começou hoje o ciclo 2011 dos Colóquios no CBPF - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas.

Segundo o prof. Dr. Luiz Sampaio, coordenador do evento, trata-se de "um espaço para discussão de temas 'quentes' não somente da física, mas de diferentes áreas das ciências e em um amplo campo de interesses". Por essa razão, o evento já é uma tradição e reune estudantes e pesquisadores do CBPF e de outras instituições, além do público interessado em debater ciência e cultura.

O evento acontece sempre às terças-feiras, 16 horas, no Auditório do 6º andar do CBPF que fica na rua Dr. Xavier Sigaud, 150, Urca, Rio de Janeiro, RJ.

Uma novidade para o ciclo 2011 é o blog onde você pode obter mais informações e conferir a programação com temas deliciosos! 

Dá até vontade de pegar avião para o Rio de Janeiro e fazer um bate-volta toda terça para acompanhar as palestras/debates. Como para mim é impossível fazer isso dentro da minha rotina de trabalho, vou sugerir ao meu amigo prof. Sampaio que as palestras sejam transmitidas em tempo real via streaming pela internet. Não é algo tão complicado de fazer e quebra o galho para quem está longe. Existem vários serviços gratuitos que cumprem bem esse papel. Na escola onde trabalho estamos testando um desses para transmitirmos aulas complementares para os alunos que moram noutras cidades e não podem estar presentes em atividades extra-classe, em horário alternativo.


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Um forte abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)
às 18h24





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  ::: ARCO-ÍRIS DUPLO EM PLENA NOITE :::

Foto: Ethan Tweedie (via Spaceweather.Com)

Arco-íris noturno registrado na madrugada de 24/03/2011 no Havaí

Se o título deste post parece estranho, provavelmente é porque você associa de forma unilateral o fenômeno do arco-íris com a luz do Sol. Mas saiba que é possível acontecer um arco-íris noturno, tendo a Lua como fonte de luz! A imagem acima ratifica esta afirmação: ela foi feita em 24 de março passado, de madrugada, sem a luz solar direta. Logo, foi a Lua quem forneceu luz(1) para a formação do arco com as cores dispersas. Mais detalhes aqui.

Para acontecer um arco-íris diurno, o Sol deve estar às suas costas, não muito alto em relação ao horizonte(2), e você estar de frente para uma cortina de gotinhas d'água suspensas na atmosfera que farão o papel de elementos dispersores para formar os diversos arcos concêntricos nas cores que vão do vermelho ao violeta. No arco-íris noturno a Lua deve estar às suas costas, fazendo o papel de fonte de luz. O resto é igual. Em alguns casos pode acontecer um arco secundário, fruto de mais de uma reflexão dentro da gota d'água. Note na foto acima a formação do segundo arco! Confira explicações, fotos e detalhes teóricos aqui e aqui (posts do Física na Veia) e também nos links no rodapé deste texto.

Vale ressaltar que a luz da Lua é bem mais fraca que a luz direta do Sol. Por conta disso, um arco-íris noturno pode parecer para os nossos olhos apenas como um arco de tênue luz branca no céu.  Neste caso, há tão pouca luz que os nossos olhos não conseguem perceber detalhes das diferentes cores. Mas uma foto de longa exposição consegue capturar as diferentes cores separadas por refração nas gotículas de água revelando-nos o arco-íris noturno.


(1) A luz da Lua é, no fundo, a luz do Sol. Só que não é luz solar direta. À noite o Sol está iluminando o outro lado do globo terrestre. Mas consegue iluminar nosso satélite, a Lua, que então brilha contra o céu negro.
(2) Para a formação do arco-íris o Sol não deve estar a mais do que 42 graus acima do horizonte. O mesmo vale para a Lua.

Para ver

  • No site nightskyhunter.com você tem uma galeria com fotos de vários arco-íris de dia (rainbows) e de noite (moonbows). Confira aqui.


Já publicado aqui no Física na Veia! 





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prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)
às 17h10





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Dulcidio Braz Jr
Físico/Professor, 49 anos

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