::: 2012: O ANO DO FIM DO MUNDO :::


Como não sei como seria (ou será) o fim do mundo, usei esta imagem

 

Desde criança ouço falar no fim do mundo. Já passei, em quase meio século de vida, por várias supostas datas de fim de mundo. Mas, se estou aqui blogando, sobrevivi a todas elas e certamente o mundo (ainda) não acabou! 

Fico aqui pensando... quando falam em fim do mundo, o que será que estão querendo dizer?  O fim do mundo seria o fim do nosso planeta? Ou só a extinção da raça humana? Será que o Sistema Solar inteiro vai deixar de existir por alguma catástrofe cósmica? Ou será o fim da Via Láctea, a nossa galáxia. Pode ser até mesmo o fim de todo o universo que desaparece para sempre ou passa por algum momento de transição para um outro estágio! Não dá para saber.

E por essas e outras, acho que esse "pessoal envolvido no fim do mundo" tem dois problemas sérios: um de comunicação, outro de logística. Digo isso porque as coisas ligadas ao fim do mundo são sempre obscuras e, portanto, carecem de uma boa ação de comunicação. E, se o fim do mundo sempre tem falhado, a logística está completamente errada, não?

Pelo menos foi assim até agora... Será que em 2012 será diferente? Não tem outra forma de saber que não seja vivendo o ano novo que já está chegando em fatias(1)!

Que me perdoem os profetas do apocalípse! Mas chuto, com muito boa margem de acerto, que este próximo fim do mundo agendado para o final de 2012 não será diferente dos outros já previstos e furados finais do mundo. Até porque, se um dia o mundo (planeta, sistema solar, galáxia, universo) acabar - e é claro que isso pode acontecer - acho que não teremos aviso prévio! Será apenas um fato probabilístico dentro da dinâmica do universo, seja em escala planetária, ou envolvendo todo o cosmos.

Enfim, entraremos em 2012 logo mais. E muitos de nós, se não morrer ao longo deste ano novo, o verá ficar velho e, depois de 366 dias(2), vai assistir à chegada do ano novo da vez, o 2013. Quer apostar?

Mas de uma coisa eu tenho absoluta certeza: se todo mundo no mundo viver 2012 como se fosse o último, certamente teremos um ano novo realmente novo e muito melhor! 

Desta forma, este é meu desejo a você: viva 2012 como se fosse o último. Viva-o por você e também pelos outros habitantes do planeta. E que seja assim daqui pra frente, em 2013, 2014, ..., até quando puder! Eu prometo: vou tentar! Amanhã será o primeiro dia de um ano realmente novo e último, ainda que muitos outros (espero!) venham pela frente

 

FELIZ ANO NOVO!


(1) Eu sempre achei estranho esse negócio do ano novo ir chegando em fatias, de acordo com a longitude de cada habitante do planeta (confira essa ideia neste post). Todo ano N, no dia 31 de dezembro, por volta do meio dia, já temos na internet fotos da queima de fogos da passagem de ano na Austrália que já está no ano N+1! É minimanente estranho. Não é?
(2) 2012 é bissexto (veja este post). Se não acabar antes do próximo reveillon, teremos ao todo 365 dias + 1 dia de brinde! Avisem a Daniela Albuquerque!





Um forte abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)
às 12h02





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  ::: MAS QUE BICHINHO DANADO E BARULHENTO! :::


Micronecta scholtzi, percevejo de apenas 2mm, mas muito barulhento

 

Lendo hoje a retrospectiva Meio Ambiente do UOL Ciência e Saúde chamou-me a atenção uma notícia que eu JÁ havia lido na época da publicação (junho de 2011) e que contém um erro conceitual de Física que da outra vez eu não havia percebido.

Destaco abaixo um trecho recordado da notícia que fala sobre o Micronecta scholtzi, um minúsculo percevejo cujos machos tèm uma capacidade muito especial de emitir sons para atrair as fêmeas:  

O animal mais barulhento da Terra em proporção ao seu tamanho é um inseto aquático que mede apenas 2 milímetros e, que para atrair as fêmeas, "canta" com uma potência de até 99,2 decibéis, equivalente ao som de uma orquestra assistida na primeira fileira.
Cientistas do Museu Nacional de História Natural de Paris e da Universidade escocesa de Strathclyde conseguiram gravar e medir pela primeira vez com microfones debaixo da água o som produzido pelo "Micronecta scholtzi", um percevejo aquático, ao esfregar seu pênis contra o abdômen, em processo conhecido como estridulação.

O destaque (negrito) nas palavras potência e decibéis são meus. E aí está o "problema" físico da notícia: potência não deve ser medida em decibel.  Explico os detalhes a seguir.

Em Física definimos potência média Pm de um sistema como sendo a razão entre a energia ΔE posta em jogo pelo sistema num certo intervalo de tempo Δt. Assim:

Pensando nas unidades de medida do S.I. - Sistema Internacional de Unidades, usando a notação de colchetes, ou seja, a que destaca apenas as unidades de medida, podemos escrever [ΔE] = J que se lê "unidade de medida de energia é joule(1)" e  [Δt] = s que se lê "unidade de medida de tempo é segundo". Seguindo esta lógica dimensional:

Conclusão: no S.I. medimos energia em J, tempo em s, e portanto potência em J/s, o que chamamos de W (watt). Como eu disse, potência não deve ser medida em decibel e sim em watt.

 

Diante desta incoerência dimensional, o que é esse tal de decibel? Até em aparelhos de som caseiros é comum aparecem os decibéis indicados por dB. Você já viu?  

Decibel é a décima parte do bel, ou seja, 1 dB = 1B/10 = 1.10-1 B = 0,1 B.

Mas aposto que você está pensando: se 1 dm (1 decímetro) é a décima parte do m (metro), então é óbvio que 1 dB seja a décima parte do B (bel)! O prefixo d (deci) significa exatamente isso! (Saiba mais sobre estes prefixos das unidades de medida aqui e também aqui). O que precisamos discutir aqui é "o que é ou como se define o Bel", certo? É o que farei a seguir. 

Mas, para entender o B (bel), antes precisamos definir o que é intensidade sonora I

Na expressão acima, I é a intensidade sonora de uma onda que transporta uma energia ΔE através de uma área A durante um período de tempo Δt.

Pensando nas unidades de medida, mais uma vez lançando mão da notação de colchetes, teremos:

Em outras palavras, a intensidade sonora I é a potência P por unidade de área A(2).

Agora que já sabemos o que é intensidade sonora I vou definir a grandeza física β chamada de nível de intensidade sonora, justamente a que nos levará à definição de bel (B) ou decibel (dB). Veja:

Na expressão acima, I é a intensidade sonora da onda cujo nível de intensidade sonora β estamos querendo medir. I0 é uma intensidade sonora de referência que corresponde à menor intensidade sonora que o ouvido humano saudável pode detectar. 

Temos aqui um problema prático: Inão tem um mesmo valor para todas as frequências! Nós, humanos, ouvimos sons cuja frequência varia de 20Hz a 20000 Hz. Mas ouvimos melhor (ou somos mais sensíveis) aos sons de frequência entre 1000 Hz e 5000 Hz (aproximadamente). Por definição, o valor de referência escolhido é I= 1.10-12 W/m2 e refere-se à frequência de 1000 Hz. 

Se usarmos a unidade W/m² para I e I0  teremos β em bel (B) ou seu submúltiplo decibel (dB). Entendeu?

Assim podemos comparar sons de diversas intensidades com um som de intensidade padrão I0. Veja:

  • Se I = I0, então β = log (I0/I0) = log 1 = 0 B
  • Se I = 10Ientão β = log (10I0/I0) = log 10 = 1 B (10 vezes mais intenso)
  • Se I = 100I0, então β = log (100I0/I0) = log 100 = 2 B (100 vezes mais intenso)
  • Se I = 1000I0, então β = log (1000I0/I0) = log 1000 = 3 B (1000 vezes mais intenso)
  • Se I = 10000I0, então β = log (10000I0/I0) = log 10000 = 4 B (10000 vezes mais intenso)
  • E assim por diante ...
Como 1 dB = 0,1 B, os valores obtidos acima podem ser trocados pelo equivalente em dB e teremos:
  • Se I = I0, então β = 0 dB
  • Se I = 10I0, então β = 10 dB (10 vezes mais intenso)
  • Se I = 100I0, então β = 20 dB (100 vezes mais intenso)
  • Se I = 1000I0, então β = 30 dB (1000 vezes mais intenso)
  • Se I = 10000I0, então β = 40 dB (10000 vezes mais intenso)
  • E assim por diante ...

 

Organizando os resultados acima numa tabela teremos:

Note que os valores de β em dB correspondem a 10 vezes os valores em B. Por isso é comum encontrarmos nos livros de Ondulatória a definição de nível de intensidade sonora β (em dB) como sendo:

Na expressão acima, se IIestiverem em W/m², β já sai direto em db pois o logaritmo já está multiplicado por 10. Entendeu?

Desafio: Quantas vezes a intensidade I do som emitido pelo Micronecta macho é maior do que a intensidade de referência I= 1.10-12 W/m2? Deixe a sua resposta nos comentários!

E ainda tem gente que acha que logaritmos não servem para nada! Outro exemplo prático importante de aplicação de logaritmos é a Escala Richter utilizada para medir abalos sísmicos. Falei sobre este interessante assunto neste post e neste outro também. 

 

:: Resumindo

Podemos representar toda a ideia discutida acima sobre a audição humana num único gráfico. 

A região em azul escuro no gráfico delimita todos os sons audíveis por uma pessoa sem nenhum problema de audição. A região laranja corresponde à região musical, ou seja, onde se encontram os sons musicais. A região mais central, amarela, corresponde à fala humana, ou seja, onde estão os sons que emitimos quando falamos. 

A linha verde no gráfico determina o limiar da audição humana. Como já foi dito, não temos a mesma sensibilidade auditiva para todas as frequências do espectro audível (entre 20Hz e 20000 Hz) e por isso mesmo a linha verde não é pefeitamente horizontal. Para frequências muito baixas ou muito altas a linha está mais para cima, indicando um limiar de nível de intensidade sonora β maior. Para f = 1000 Hz, frequência escolhida para definirmos a intensidade de referência I0, temos β = 0 dB. Isso quer dizer que um som de 1000 Hz pode ser ouvido a partir do nível de 0 dB. No entanto, um som de 50Hz tem, segundo o gráfico, nível mínimo em torno de 50 dB para ser ouvido. Outro som de 100 Hz só pode ser ouvido a partir do nível próximo a 30 dB. E assim por diante.

A linha superior, vermelha, indica o limiar da dor, ou seja, o limite de nível de intensidade β a partir do qual começamos a sentir dor no ouvido por causa da amplitude de oscilação do tímpano. Sons com nível de intensidade β acima da linha vermelha podem literalmente romper o tímpano humano. É o que acontece, por exemplo, quando uma pessoa está muito próxima de uma explosão. Ainda que sobreviva aos efeitos da explosão pode ter lesões sérias no ouvido por caus do alto valor de β

Então, que fique bem claro:

  • Energia medimos em J
  • Potência em J/s, ou seja, W
  • Intensidade sonora em J/(s.m²), ou seja, W/m²
  • E nível de intensidade sonora em B ou seu submúltiplo dB
É muito importante estar sempre atento às unidades de medida. Meus alunos sabem bem disso porque vivo alertando-os para este detalhe que numa prova, por exemplo, pode minar a nota do estudante. E na prática pode até derrubar um projeto sério! 

(1) Muitas unidades de medida foram criadas em homenagem a importantes cientistas. O J (joule) é uma homenagem a James Prescott Joule (1818-1889). O W (watt) homenagem a James Watt (1736-1819). E o Bel homenagem a Alexander Graham Bell (1847-1922).
(2) A intensidade sonora também é interpretada como o fluxo de energia por unidade de área.


Já publicado aqui no Física na Veia!





Um forte abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)
às 18h07





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  ::: NOVAS FOTOS QUE FIZ DO LOVEJOY :::

Clique
C/2011 W3 Lovejoy fotografado em 27 de dezembro de 2011

 

Hoje de madrugada o céu estava limpo. E, novamente da janela do meu apartamento, em São João da Boa Vista, interior de São Paulo, pude observar e fotografar o C/2011 W3 Lovejoy. Clique nas fotos para abrir versão maior.

Apurei um pouco a minha técnica (afinal não é todo dia que temos cometa no céu para fotografarmos!) e obtive fotos melhores (mais nítidas) do que as do dia 23 de dezembro (veja post mais abaixo). Levantei mais cedo (~ 4h30min), para ter um céu mais escuro de fundo. E usei maior ISO e maior tempo de exposição na câmera. Coloquei um peso no tripé para melhorar a estabilidade, característica importante para haver nitidez numa exposição mais longa.

Abaixo uma outra imagem, agora com a luz solar entrando na cena.

Clique
C/2011 W3 Lovejoy em 27 de dezembro de 2011

Note, na foto acima, que os dois pontos bem brilhantes no alto, à direita, são as estrelas alfa e beta da constelação do Centauro, ratificando o que eu disse no post do dia 23 de dezembro: com o passar do tempo o cometa vai caminhando de sudeste para sul. A simulação abaixo explica melhor a posição atual do cometa.

Ainda percebo nas minhas fotos que, como o cometa é bastante apagado, é apenas um rastro tênue contra o céu escuro, as luzes da cidade atrapalham bastante a nitidez da foto. Vou tentar, na próxima madrugada, fazer fotos de um local afastado da cidade, a céu aberto. 

Uma técnica de astrofotografia que pode dar bons resultados é fazer várias imagens do cometa, com os melhores parâmetros possíveis, e depois usar um software para sobrepor as imagens. Também é outra boa ideia.

Se eu conseguir bons resultados, em novas tentativas de registrar o Lovejoy, posto aqui.


Para ver 

  • Galeria de fotos do Lovejoy no site Spaceweather.Com (atualizado em 14 de janeiro de 2012)

Já publicado aqui no Física na Veia!




Um forte abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)
às 06h20





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Dulcidio Braz Jr
Físico/Professor, 49 anos

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