MOTOR ELÉTRICO

O funcionamento de um motor elétrico baseia-se na relação entre eletricidade e magnetismo descoberta por Oersted, ocasionalmente, em 1819. Segundo o experimento de Oersted, um fio condutor de corrente elétrica sofre a ação de uma força magnética quando é colocado próximo a um campo magnético. Depois dessa descoberta os estudos de eletromagnetismo se intensificaram até se chegar aos motores elétricos dos dias atuais, que se apresentam nas mais variadas formas e tamanhos.

Os motores elétricos são máquinas que convertem energia elétrica em energia mecânica produzindo um movimento de rotação angular que faz funcionar muitos aparelhos e eletrodomésticos. Alguns são alimentados por pilhas ou baterias (motores de corrente contínua: CC ou AC); outros, podem ser alimentados diretamente pela rede elétrica (motores de corrente alternada: CA ou DC).

Neste experimento apresentamos um motor totalmente caseiro e outro retirado de um brinquedo eletrônico. O motor retirado do brinquedo eletrônico possui um led que indica, apagando ou acendendo, a mudança no sentido de rotação. Esse motor é muito semelhante aos motores presentes na maioria dos eletrodomésticos de nossas casas, mas tanto o motor caseiro como o motor retirado do brinquedo, apresentam o mesmo princípio eletromagnético de funcionamento.

O motor totalmente caseiro é constituído por uma base de madeira onde foi fixado um imã natural entre duas hastes de fio de cobre (mancais) que estão ligados aos respectivos polos (positivo e negativo) das pilhas. Esses mancais sustentam uma bobina com 40 espiras que fica livre para efetuar o movimento circular quando o motor é ligado. O imã fixo na base de madeira tem um de seus polos voltado para a bobina. Quando o motor é ligado, a corrente elétrica percorre as espiras transformando a bobina em um eletroímã (imã não natural); quando a bobina tiver o mesmo tipo de polo do imã fixo, sofrerá uma força de repulsão que a colocará em movimento circular. Esse movimento muitas vezes depende de um empurrão inicial. Quando invertermos o sentido da corrente elétrica, também invertemos os polos do imã não natural (bobina) passando, este, a girar em sentido contrário.

Durante o movimento do motor caseiro a bobina, em certo momento, pode ficar com polo contrário ao do imã fixo surgindo uma força, neste caso, de atração. Isso fará com que a bobina (rotor) tenha seu movimento amortecido ou pare. Para resolver esse problema, evitando o fim do movimento da bobina, usamos uma de suas extremidades, que serve como eixo, totalmente raspada por onde a corrente pode fluir livremente e, a outra, semirraspada, de forma que a corrente só passará quando a parte raspada estiver em contato com a haste. Dessa forma, uma parte da volta efetuada pela bobina ocorre devido a força magnética de repulsão (quando há corrente elétrica passando por ela); a outra metade da volta ocorre devido a própria inércia da bobina (quando não há corrente elétrica passando por ela).   (J.M.)

                                                           
                                                                                  

MARCELO DAMY DE SOUZA SANTOS

O físico Marcelo Damy de Souza Santos construiu o acelerador de partículas betraton, além de participar dos estudos brasileiros em torno da energia atômica, que resultaram na construção do primeiro reator nuclear do país. Damy  também realizou extenso estudo sobre componentes penetrantes da radiação cósmica e fabricação de sonares para a marinha. O propósito das pesquisas sobre raios cósmicos era estudar a natureza dos chuveiros penetrantes de raios cósmicos (raios cósmicos que atingem a Terra e são acompanhados por um grupo de partículas). Nos chuveiros cósmicos aparecem partículas - depois identificadas como mésons - que tinham um grande poder de penetração, sem perder parte apreciável de sua energia. Damy, Gleb Wataghin e Paulus Aulus Pompéia descobriram que esses chuveiros são muito penetrantes, e o trabalho foi publicado no exterior. Passou por Cambridge e Oxford e participou da Comissão de Energia Atômica do Conselho Nacional de Pesquisas. Foi professor da Faculdade de Filosofia e do Instituto de Física da USP; do IEA, CNEN, IPEN e UNICAMP, além de pesquisador e cientista da marinha brasileira. Em colaboração com o professor Crodowaldo Pavan, escreveu Energia atômica e o futuro do homem. Exerceu a função de professor titular de Física Nuclear na PUC-SP e foi orientador de pesquisas no curso de pós-graduação do IPEN. Nasceu em 14 de junho de 1914, em Campinas e faleceu em 29 de novembro de 2009, em São Pauo. 
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ÁLVARO ALBERTO

O Almirante Álvaro Alberto da Motta Silva foi pioneiro nas pesquisas brasileiras sobre energia nuclear e um dos autores do projeto de criação do Conselho Nacional de Pesquisas (CNPq). Físico e engenheiro formado pela Escola Politécnica do Rio de Janeiro, incluiu o estudo de física nuclear no currículo da Escola Naval. Álvaro Alberto foi representante do Brasil na Comissão de Energia Atômica da Organização das Nações Unidas e lutou contra as pressões americanas para alcançar o controle de propriedade das reservas mundiais de tório e urânio. Em meados de 1945, Álvaro Alberto e os representantes russos se opuseram às propostas do Plano Baruch. O almirante qualificou a política dos EUA de "tentativa de desapropriação". Foi membro da Academia Brasileira de Ciências e do CNPq, ao lado de César Lattes, Euvaldo Lodi e Marcelo Damy. Quando presidiu o CNPq, participou ativamente da criação do Instituto de Matemática Pura e Aplicada do Instituto de Pesquisas da Amazônia, do Instituto Brasileiro de Bibliografia e Documentação e da Comissão Nacional de Energia Atômica. Nasceu em 22 de abril de 1889, no Rio de Janeiro e faleceu em 1976.

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FRANCISCO MAGALHÃES GOMES

Francisco Magalhães Gomes começou a se envolver nos estudos de física nuclear por aptidão e porque tinha visitado as instituições de pesquisa da energia atômica americanas, com exceção das unicamente voltadas para a guerra. Participou da criação e dirigiu o Instituto de Pesquisas Radioativas (IPR) da Escola de Engenharia da UFMG. Também foi peça importante no sucesso do curso de física da Faculdade de Filosofia e do Instituto de Ciências Exatas (Icex) da mesma Universidade. Na época de implantação do IPR, enfrentou resistências e hostilidades. Um jornal mineiro publicou uma notícia falsa de que o instituto estaria produzindo a bomba atômica no Brasil. Mas Francisco que, na época, foi apelidado de "Chico bomba atômica" sempre se disse inimigo das armas nucleares. Seu trabalho contribuiu significativamente para a formação de gerações de físicos teóricos e experimentais. Destacou-se, ainda, na carreira de professor, pelos estudos na área de história da ciência. Foi indicado pelo papa João Paulo II para participar de uma comissão de revisão do processo da igreja Católica contra Galileu. Daí surgiram seus conhecidos estudos sobre o cientista. Francisco acreditava que Galileu não era devidamente valorizado por sua contribuição à ciência. O físico nasceu em 1906 e morreu em 1990.

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MÁRIO SCHENBERG

O físico e crítico de arte Mário Schenberg trabalhou com mecânica quântica, termodinâmica e astrofísica. O destaque da carreira de Schenberg é o chamado Processo Urca, que permitiu entender o colapso de estrelas supernovas. Publicou mais de uma centena de trabalhos em física, além de escrever muitos trabalhos  em matemática. Schenberg chegou a uma das principais descobertas de sua carreira: o Processo Urca, em 1940, quando o brasileiro estava nos Estados Unidos a convite do astrofísico russo George Gamow. Estudou e trabalhou na Escola Politécnica de São Paulo. Inaugurou a cadeira de Mecânica Celeste e Superior do Departamento de Física da FFCL, atual Instituto de Física da USP. Foi membro do Institute for Advanced Studies de Princeton e do Observatório Astronômico de Yerkes. Criou o Laboratório de Estado Sólido da USP, instalou o primeiro computador da Universidade, criando o curso de computação. Nasceu em 2 de julho de 1914, em Recife e faleceu em 10 de novembro de 1990.      
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JOSÉ LEITE LOPES

O físico José Leite Lopes previu, em 1958, a existência de uma partícula mediadora neutra nas interações fracas no núcleo do átomo, ajudando a estabelecer as bases da chamada unificação eletrofraca. Esse conceito permite compreender melhor as interações ocorridas entre as partículas que compõem o átomo e tem aplicação, por exemplo, na área de energia nuclear. Seu esforço também contribuiu para as pesquisas de três cientistas estrangeiros premiados com o Nobel, em 1979, por um trabalho muito similar ao do brasileiro. Sua atuação é considerada fundamental para a introdução da física teórica e para consolidação da física moderna no Brasil. Participou da criação do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e foi fundador da Escola Latino-americana de Física (Elaf). Considerava a física a "mãe das ciências" e lutou para que os países subdesenvolvidos desenvolvessem mais pesquisas. Sempre se mostrou crítico à falta de incentivos à ciência no Brasil. Exerceu a função de professor na Faculdade Nacional de Filosofia. No entanto, na época da ditadura militar, foi acusado de ligação com o comunismo, por isso, foi exilado e passou a fazer carreira de sucesso na Universidade Louis Pasteur, na França. Recebeu o prêmio Estácio de Sá e é professor emérito do CBPF. O físico nasceu em Recife em 1918 e faleceu no dia 12 de junho de 2006
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CESAR LATTES

Cesar Lattes é o responsável pela comprovação da existência do méson pi, partícula sub-atômica que garante a coesão do átomo. Em 1935, o cientista japonês Hildeki Yukava já defendia a existência da partícula, no entanto foram as experiências realizadas por Lattes na década de 40 que comprovaram a teoria. Sua descoberta marcou o início da chamada física de partículas elementares, ou física de altas energias. Apesar dos convites para trabalhar em universidades estrangeiras, fez carreira universitária no Brasil. Foi professor da Universidade de São Paulo (USP), da Universidade do Brasil (atual UFRJ), da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), do qual foi um dos fundadores. Também integrou  diversas academias e sociedades científicas brasileiras e internacionais. Em sua galeria, figuram prêmios como Einstein, o Fonseca Costa, o Bernardo Houssay, da Organização dos Estados Americanos e o Prêmio de Física da Academia de Ciências do Terceiro Mundo. Hildeki Yukava e Cecil Powell, que foi companheiro de Lattes em suas experiências, receberam o Prêmio Nobel pela descoberta do méson pi. O físico nasceu em Curitiba, em 1924 e faleceu no dia 8 de março de 2005.

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O QUE É O VÁCUO?

                                                                                                         
Vácuo é um espaço onde nada é encontrado, ou seja, onde há ausência de matéria: líquidos, sólidos,  gases e até mesmo o ar. A palavra é derivada do latim: vakuus, que significa "vazio". Apesar de considerarmos que não existe matéria alguma no vácuo, a física quântica, que lida com coisas extremamente pequenas, leva em consideração o fato de que essas regiões contêm quantidades mínimas de energia, além de campos eletromagnéticos e gravitacionais. Portanto, o vácuo não pode ser considerado como um vazio total. Seu conceito é puramente teórico, pois só podemos obtê-lo, parcialmente.

O espaço mesmo sendo composto de muitos corpos massivos, tais como: estrelas, planetas, asteroides, lua e cometas, entre outros, é considerado um vácuo. Isso se deve ao fato de que o espaço é imenso. Entre esses corpos existem milhões de quilômetros de nada. Nesse espaço vazio, chamado de Espaço Interestelar, teoricamente, não existe matéria.

Podemos obter um vácuo, de forma muito simples, usando uma seringa descartável sem agulha. Para isso,  empurre o êmbolo até o final. Tampe a ponta da seringa com um dedo e puxe o êmbolo. O espaço que surge entre a ponta da seringa e a borracha do êmbolo é um exemplo de vácuo parcial.   (J.M.)

                                                               

O QUE ACONTECERIA SE A TERRA PARASSE DE GIRAR?

Na verdade, os cientistas não sabem precisar exatamente quais as verdadeiras consequências disso para os  seres vivos que habitam a Terra, mas são categóricos ao afirmar que seria uma catástrofe inimaginável   que, para muitos, causaria a extinção total da vida sobre o nosso planeta.

Se acontecesse uma desaceleração do planeta seria um processo realizado de forma gradativa, demorando um pouco para ser percebido por nós. O primeiro fato a ser notado seria um prolongamento dos dias e das noites que aumentaria à proporção que a Terra fosse parando. Quando a Terra parasse totalmente, os dias e as noites seriam parecidos com os que ocorrem atualmente nos polos, ou seja, teriam uma duração de seis meses cada, o que destruiria os seres vivos de calor ou frio extremos. A incidência de luz na superfície da Terra seria determinada pelo seu movimento em torno do Sol. 

Se acontecesse uma parada brusca, a terra sofreria os efeitos da inércia, ou seja, tudo sobre sua superfície seria jogado para frente com uma velocidade aproximada de 1668 km/h, na linha do Equador. Com isso, todas as construções sobre a Terra seriam destruídas, além disso, fortíssimos terremotos assolariam o nosso planeta, causando uma destruição total. A velocidade de rotação da Terra varia de acordo com a posição, ou seja, quanto mais nos aproximamos dos polos, menor será a velocidade. Portanto, os efeitos da inércia seriam sentidos com maior intensidade na linha do Equador.   (J.M.)

                                                                

                                                                                  

PERISCÓPIO CASEIRO

                                                                               

O periscópio é um instrumento óptico que utiliza do princípio físico da reflexão de imagens em espelhos planos. O nome periscópio vem do grego periskopein, que significa "ver em volta". A invenção deste aparelho se deve ao russo Drzewiecki, em 1863, contudo o primeiro deles só foi construído em 1894 pelo italiano Ângelo Salmoiraghi.

Para visualizar imagens ou objetos, o instrumento deve ser colocado na posição vertical para que os raios luminosos emitidos pelos objetos incidam no espelho superior, sendo refletidos, em seguida, no espelho inferior. Após incidirem no segundo espelho (de baixo), os raios de luz refletem novamente e atingem o olho do observador, possibilitando a visualização do que, a principio, estaria fora do alcance da visão.

Nos submarinos, o periscópio é um aparelho fundamental para capturar imagens acima da água. Foi também  bastante utilizado em guerras, permitindo aos soldados, a observação do movimento inimigo de dentro das trincheiras. Atualmente, a indústria naval fabrica submarinos modernos com vários tipos de periscópios que possibilitam ampliações de imagens, assim como a obtenção de uma visão do zénite.   (J.M.)

                                                                 

SUBMARINO DIDÁTICO (SD) - Princípio de Arquimedes e Princípio de Pascal

                                                                               
O experimento SD consiste num arranjo feito com uma seringa de 10 ml que nos permite observar os efeitos de forças que atuam num objeto imerso na água. Segundo Arquimedes, "Todo corpo sólido mergulhado num meio fluido (líquido ou gasoso), sofre a ação de uma força (empuxo) de baixo para cima, sendo sua intensidade igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto". Este princípio nos permite entender porque um objeto mais denso que um fluido, afunda; um objeto menos denso, sobe e um de mesma densidade, permanece em equilíbrio (parado). A intensidade do empuxo aumenta a proporção que um objeto imerso num fluido, submerge.

Ao mergulharmos o SD numa garrafa pet cheia de água, sua parte superior fica no mesmo nível da água da garrafa. Isso ocorre porque o seu peso é menor que o empuxo exercido pela água. Fechando a garrafa e apertando-a, estamos fornecendo a mesma pressão a todos os pontos da água (Princípio de Pascal). Com essa pressão, a água penetra na parte inferior do SD (reservatório de água) através de um orifício, comprimindo o ar em um tubinho na parte superior. Com isso, há um aumento de sua massa e, consequentemente, de sua densidade que fica maior que a da água, fazendo com que ele afunde. Descomprimindo-se a garrafa, a pressão volta ao normal, a água do reservatório sai e a densidade do SD fica menor que a da água, fazendo com que ele suba.

O submarino verdadeiro funciona de modo parecido, pois em seu interior existem bombas de água que enchem e esvaziam o grande reservatório de água, que o circunda, através de uma abertura na parte inferior do seu casco. Quando o reservatório enche de água o ar que o preenchia é acomodado em tanques de ar comprimido.   (J.M.)

                                                               

EXPERIMENTO DE OERSTED

                                                                                                                                                         
O cientista dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) através de um experimento muito simples descobriu, em 1819, a relação entre eletricidade e magnetismo. Essa descoberta foi fundamental para a unificação desses dois ramos da física, passando a constituir um novo ramo denominado eletromagnetismo.

Oersted, durante uma aula de eletricidade, aproximou, ocasionalmente, uma bússola de um fio com corrente elétrica. Para sua surpresa, observou que a agulha se movia até se posicionar perpendicularmente ao fio e, quando o sentido da corrente era invertido, a agulha girava em sentido contrário. Então, Oersted  concluiu que um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica gera, ao seu redor, um campo magnético cujo sentido depende do sentido da corrente elétrica. Como a agulha e o fio, com corrente elétrica, são campos magnéticos com polos iguais, há uma repulsão entre eles.

Esse efeito, que foi chamado EFEITO DE OERSTED, levou à fabricação do primeiro galvanômetro (instrumento usado para medir correntes de baixa intensidade) e marcou o início dos estudos pra se chegar ao desenvolvimento de motores, transformadores e geradores elétricos. Em 1820, Oersted publicou suas descobertas e apresentou seu experimento em Paris, despertando o interesse de grandes estudiosos da ciência.   (J.M.)