Para o elemento medidor de pressão do tipo Tubo de Bourdon, a Lei de Hooke é válida?

https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2014v31n2p463/27329

Como é feita a perícia de identificação de voz?

Primeiro, o perito verifica a autenticidade da gravação. Falsificações costumam ser denunciadas por cortes de edição, inserção de palavras ou diferenças de entonação. Depois vem a filtragem das frequências sonoras, em um software, para remover ruídos e isolar a voz que interessa. Isso facilita a transcrição da fala, que servirá de guia. “Aí começa a identificação propriamente dita, em duas etapas.

A primeira é a comparação auditiva, de ouvido mesmo. A segunda é a comparação visual, através de gráficos produzidos por aparelhos”, afirma o linguista Ricardo Molina, da Unicamp, responsável por reconhecer o cantor Belo em conversa com um traficante, e o ex-senador Antônio Carlos Magalhães em telefonemas sobre a quebra de sigilo do painel eletrônico de votação do Senado. A comparação auditiva observa o que os especialistas chamam de parâmetros da fala: de características culturais, como sotaque e vocabulário, às pessoais, como respiração e entonação, incluindo traços como rouquidão e língua presa.

Já a comparação visual utiliza o chamado espectrograma, espécie de raio X das ondas sonoras, antes produzido pelo espectrógrafo de som (desenvolvido na década de 40) e hoje substituído pelo computador. Essa segunda etapa serve mais para tirar dúvidas e confirmar as primeiras impressões. “Ao contrário do que se pensa, a identificação não é um processo mecanizado, mas uma análise linguística em que o mais importante é a competência e a experiência auditiva do perito”, diz Ricardo.

Super, Setembro de 2002

Como se faz sabão?

O sabão em pedra que deixa a louça brilhante e perfumada é feito com o sebo de boi. Sim, aqueles caminhões que recolhem retalhos feios e mal cheirosos nos açougues despejam sua carga em fábricas de produto de limpeza. A “mágica” transformação é operada pela soda cáustica, ou hidróxido de sódio. Na linguagem dos químicos, sabão é uma substância obtida da reação entre um ácido graxo (presente na gordura bovina) e um composto de metal alcalino (como o sódio e o potássio). Tal reação é conhecida por saponificação. Além do sebo, a gordura que reage com a soda costuma conter uma proporção de óleo vegetal – o mais comum é o de babaçu (espécie de palmeira comum no Nordeste). “O sebo bovino é o mais usado porque, além de ser barato, tem a consistência adequada. O óleo de babaçu dá cremosidade ao produto”, diz Israel Morales Vignado, químico da indústria de sabão Razzo. À mistura também são adicionados outros ingredientes, essa fórmula é a base de uma gama de produtos que vai do sabão em pedra mais barato ao sabonete mais fino. As primeiras evidências históricas da fabricação de sabão têm cerca de 4.500 anos. “Os sumérios aprenderam a fazê-lo com cinzas vegetais, ricas em carbonato de potássio, e óleos. Eles já usavam sabão para lavar suas lãs”, afirma João Francisco Neves, professor de produtos de higiene da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. A técnica também foi dominada por fenícios, celtas e romanos. Na Europa medieval, as cidades de Marselha, Gênova e Veneza se destacaram como centros de manufatura de sabão – até hoje o sabonete merselhês, feito à base de óleo de oliva, é considerado um dos melhores do mundo. Mas o uso do sabonete como produto de higiene pessoal demoraria para se disseminar: já no século 17, a misteriosa novidade espumante ainda causava espanto entre a nobreza européia. E costumava acompanhar uma bula com instruções detalhadas, porque praticamente ninguém na época sabia o que fazer com ela.

Super, Outubro de 2003.

Como são feitos os tabletes de álcool sólido para acender churrasqueira?

O álcool usado para fazer essas pastilhas é diferente do álcool etílico que se compara em farmácia e supermercados. Cada molécula do etílico é formada por apenas dois átomos de carbono. O sólido é feito com álcoois de cadeia mais longa, ou seja, que têm maior número de carbonos em sua composição. O mais usado é o álcool estearílico, tão combustível quanto o etílico e não-tóxico. Ele tem dezoito carbonos em cada molécula. Isso faz com que sua consistência seja mais sólida, parecida com a da parafina, tornando possível a preparação de pastilhas para acendimento de lareiras e churrasqueiras. Nos acampamentos do Exército é comum encontrar-se fogareiros que usam essa substância.

Super, Março de 1997.

O que se sabe sobre Deimos e Fobos, satélites de Marte? Quando foram descobertos?

Fobos (terror em grego) e Deimos (pânico) são dois satélites naturais (ou luas) de Marte. Seus diâmetros são tão pequenos (27 km e 15 km, respectivamente) que nem sequer possuem forma esférica, parecendo mais duas grandes pedras que orbitam em volta de Marte. Eles foram descobertos em 1877 pelo astrônomo norte-americano Aspah Hall (1829-1907) e possuem órbitas circulares no plano do equador marciano. Como a Lua, seus períodos de rotação em torno de seus eixos coincidem com os de translação em torno de Marte, de tal forma que cada um tem sempre a mesma face voltada para Marte. Em Fobos, há crateras de até 10km de diâmetro, ou seja, cerca de um terço do diâmetro do satélite. Já em Deimos, as crateras não ultrapassam os 3 km de diâmetro. O solo dos satélites é composto de um material muito escuro, cuja idade é estimada entre 2,5 e 3 bilhões de anos, aproximadamente a metade da idade do Sistema Solar.

Nenhum dos dois satélites marcianos tem atmosfera. Por causa dos efeitos de marés entre Marte e Fobos, o satélite está se aproximando cada vez mais do planeta, prevendo-se que acabará por cair nele em cerca de 30 milhões de anos. Há uma hipótese que sugere que os dois satélites tenham sido dois asteroides que foram capturados pela gravidade marciana.

Roberto Boczko

Astrônomo do Instituto Astronômico e Geofísico da Universidade de São Paulo.

 Revista Galileu, Outubro de 1998.

O que é e como funciona um modem?

O modem é um equipamento que permite a um computador se comunicar com outro por meio da linha telefônica. Os dados dentro de um computador estão gravados na forma de dígitos, ou seja, cada combinação de números 1 e 0 (código binário) forma um bit, que é a unidade básica de informação. “o que o modem faz é transformar esses dígitos em ondas de som capazes de trafegar por uma linha telefônica”, explica o engenheiro eletrônico Paul Jean Jeszensky, da Universidade de São Paulo. Essas ondas sofrem variação na frequência (número de vibrações por segundo) ou na amplitude (início ascendente ou descendente da onda).

Quando as ondas chegam ao outro modem, são decodificadas, ou seja, transformadas novamente em sinais digitais. Daí vem o nome modem (modulador – demodulador). As ondas são reinterpretadas como números, refazendo-se o código binário lido pelo computador. Os modens podem ser mais rápidos ou mais lentos. Atualmente existem dois modelos comuns. Um deles consegue transmitir 14,4 mil bps (bits por segundo) e o outro até 28,8 mil bps. Esse equipamento pode ser externo, ligado ao computador por um cabo, ou interno, com uma placa instalada dentro do gabinete. A forma de funcionamento de ambos é a mesma.

 Super, Outubro de 1995.

Como funcionam os explosivos?

Existem diferentes tipos, de variadas composições químicas, mas todos eles são feitos de substâncias inflamáveis que, uma vez incendiadas, liberam gases de alta temperatura com uma pressão violenta. Isso ocorre porque essas substâncias têm moléculas muito instáveis, isto é, que se rompem facilmente, repelindo-se umas às outras. A história dos explosivos começou na China no ano de 1000 d.C., com a descoberta da pólvora: um pó preto formado pela mistura de carvão, enxofre e salitre (nitrato de potássio), utilizado então apenas para fabricar fogos de artifícios.

Foi o frade alemão Berthold Schwarz quem, no início do século XIV, criou a primeira arma de fogo, inaugurando o uso da pólvora para fins bélicos. Durantes 500 anos, esse foi o único material empregado para detonar canhões, bombas, fuzis e pistolas – até que, em 1846, foi descoberta, pelo químico italiano Ascanio Sobrero, a nitroglicerina, líquido oleoso formado pela reação da glicerina, substância obtida a partir de gordura animal, com ácido nítrico e sulfúrico. “O problema da nitroglicerina é que ela é altamente instável, a ponto de explodir com o mínimo calor, contato ou fricção. Isso cria grande dificuldade de manuseio” afirma o químico Cláudio Di Vitta, da Universidade de São Paulo (USP). Para torná-la mais segura, a substância passou a ser misturada com outros componentes. Assim foi criada, em 1867, a dinamite, o explosivo mais utilizado até hoje para demolição e escavações de canais, estradas e túneis. Daí vêm os milhões de dólares distribuídos anualmente aos ganhadores do mais importante prêmio científico mundial, que leva o nome do inventor da dinamite, o químico sueco Alfred Nobel. Ele misturou a nitroglicerina a um tipo de terra rica em fósseis, chamada kieselguhr, encartuchada em bananas, como são chamados os cilindros de papel parafina que contêm o explosivo. A dinamite é disparada por meio de um cordão com pólvora, compondo um sistema de espoleta, cordel e estopim.

Outro explosivo descoberto no século XIX foi o TNT, ou trinitrotolueno, utilizado principalmente em munição militar, como minas, granadas e bombas. O motivo é que se trata de uma substância mais segura, porque só explode em contato com duas outras substâncias: azida de chumbo e fulminato de mercúrio. Por fim, o membro mais moderno da família é o ANFO, abreviação de Ammonium Nitrate Fuel Oil (óleo combustível nitrato de amônio, em inglês), criado em 1950. A explosão ocorre em consequência da reação do vapor desse óleo com o gás decomposto do nitrato de amônio. “As principais utilizações do ANFO são a mineração e a construção civil, mas ele só pode ser aplicado em buracos totalmente secos, porque o contato com a água dissolve os grãos de nitrato”, diz o engenheiro de minas Benitéz Pereira Marques, gerente técnico de uma fábrica de explosivos brasileira.

Super, Setembro de 2002.

Como é possível criar ímãs flexíveis?

Os ímãs flexíveis, como os usados em porta de geladeira, são feitos com uma combinação de ferrite (minério de ferro mais carbonato de bário) e plástico. A mistura é realizada com o plástico derretido. A massa obtida é injetada em moldes para dar o formato desejado. Depois que o objeto endurece, passa por um magnetizador, que cria as linhas magnéticas e faz com que ele se transforme em um ímã. O plástico funciona apenas como uma base flexível e, como não é isolante, não interfere no magnetismo, possibilitando que o ímã continue atraindo ferro e outros metais.

Super, Janeiro de 1996.

Como se formam os redemoinhos?

Lembra daquela história de que o Triângulo das Bermudas era uma área perdida em meio a fortes redemoinhos capazes de engolir navios e fazer aviões sumirem do mapa? Bom, tirando a parte das lendas, o que sobra de fato são os redemoinhos. Mas eles não são uma exclusividade daquela região. Podem acontecer em mar aberto, na costa, em uma bacia. Enfim, não existe uma regra. Apesar disso, há um mínimo de previsibilidade: podemos dizer que o fenômeno tem mais chance de surgir nas áreas tropicais. Isso por causa do calor mais intenso, o que interfere diretamente na elevação da temperatura dos oceanos.

O que ocasiona o redemoinho é o encontro de uma parte da água aquecida com outras circunvizinhas que – devido a sombras, nuvens etc. – não ficam tão quentes. Especialistas estimam que a temperatura média de aquecimento da água para que ocorra o fenômeno é de 26°C. Nessa temperatura, ela se torna mais leve, o que eleva o nível de evaporação. Como o ar naquela superfície fica diferente, passa a existir a chamada área de baixa pressão. Por conta disso, o vento ali sopra em movimentos circulares. Pronto, está criado um redemoinho no mar.

Nos rios e lagos o fenômeno também pode acontecer, mas a história é diferente. O que interfere nesses ambientes é o fundo do rio. O solo com muitas depressões, pedras ou até buracos de areia é responsável por auxiliar a formação do fenômeno. O princípio aqui é basicamente o mesmo de abrir o ralo da banheira. Para que aconteça o redemoinho é necessário que existe um “sumidouro”, ou seja, um ponto ou uma região que absorve a água. E foi um deles que matou mais de 40 pessoas no dia 4 de maio de 2008, quando o barco Comandante Sales 2008 foi tragado pelas águas do rio Solimões, no Amazonas.

Fernando Lang da Silveira, do Instituto de Física da UFRGS; Mário Festa, engenheiro da Estação Meteorológica da USP; Rogério Maestri, do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da UFRGS, e o site HowStuffWorks

 Revista Galileu, Julho de 2008.

Como o enxofre pode se ligar mais de duas vezes ao oxigênio, sendo ambos bivalentes?

Valência, em química, é a capacidade de um átomo de se ligar a outros. Já o número de valência é o número de elétrons que o átomo pode ‘ceder’, ‘receber’ ou ‘compartilhar’ com outro quando estão ligados. Esses elétrons estão situados na camada eletrônica mais externa, a camada de valência. Os chamados gases nobres, por exemplo, têm a camada de valência completa, ou seja, não têm como ceder ou receber elétrons. Por isso, são inertes: seus átomos não se ligam a outros.

Os átomos reagem com outros para ficar mais estáveis (ou inertes). Quando um átomo cede os elétrons da camada de valência, ele torna-se mais estável, porque a camada eletrônica imediatamente anterior está completa. Já o átomo que recebe elétrons busca completar sua camada de valência, o que o tornará inerte. Ao compartilhar elétrons, os dois átomos envolvidos tendem a completar essa camada.

OS elementos – excetuados os gases nobres – podem ter apenas um número de valência ou esse número pode variar. A variação depende das características dos átomos envolvidos na ligação.

O oxigênio, quando se liga a outros elementos, tem em geral valência 2 (é bivalente), mas o enxofre, ao contrário do que está na pergunta, é multivalente, já que tem valências mais comuns de -2, +2, +4 e +6. A quantidade de elétrons que o enxofre precisa para tornar-se mais estável vai depender do elemento ao qual se liga. Com o hidrogênio, por exemplo, forma o gás sulfídrico (H2S) ou ácido sulfídrico (quando dissolvido em água). Nesse caso, o enxofre tem valência -2. Já no caso do gás sulfúrico (SO3) ou, quando adicionada água, do ácido sulfúrico (H2SO4), o número de valência será +6.

Mário José Politi

Instituto de Química, Universidade de São Paulo.

 Revista Ciência Hoje, Novembro de 2010.

Como funciona a impressora 3D?

Que tal imprimir um dinossauro? Não, não estou falando da imagem do Rex, mascote da CHC, mas de uma réplica em miniatura de uma espécie qualquer de dinossauro mesmo. Ficção científica? Que nada! Fique você sabendo que isso é possível com uma impressora 3D. Essa máquina curiosíssima pode copiar vários objetos e, no futuro, até órgãos humanos, dizem os pesquisadores. Já pensou?!

A impressora 3D foi inventada, possivelmente, antes mesmo de você nascer, em 1988, nos Estados Unidos. O processo de impressão não é tão complicado quanto parece. Para imprimir um objeto, é necessário primeiro criar um modelo tridimensional digital. Isso pode ser feito de duas formas: diretamente no computador por meio de um programa específico ou a partir de um modelo de verdade – feito de argila, por exemplo. Nesse caso, é necessário usar um escâner 3D para passar a imagem do modelo de verdade para o computador.

Feito isso, é hora de a impressora entrar em ação! Ela funciona de maneira parecida com uma impressora comum. Mas, no lugar de tinta, a máquina é abastecida com um material plástico para imprimir em 3D o objeto, que não usa papel como suporte. Aí, ela vai imprimindo camada por camada no sentido vertical e de baixo para cima. Para entender melhor, imagine um tubo de pasta de dente que você vai apertando e fazendo movimentos circulares. No final de tudo, você terá formado um cilindro feito de pasta. Já no caso da nossa impressão 3D, o resultado é uma réplica em miniatura de dinossauro feita de plástico! Mas não só objetos de plástico podem ser feitos na impressora 3D. É possível até mesmo criar alimentos, como doces e chocolates! Legal, não é? E as possibilidades não param por aí. Existem pesquisas sendo feitas com impressoras que podem construir artificialmente partes de órgãos humanos, o que pode ajudar a muitas pessoas com problemas graves de saúde. Já pensou?!

Jorge Roberto Lopes dos Santos

Núcleo de Experimentação Tridimensional do Departamento de Artes e Design, PUC-RJ.

Revista Ciência Hoje das crianças, Maio de 2012

Como os gregos saiam que a Terra é esférica?

Os primeiros sábios gregos – que não eram cientistas, muito menos geodesistas – já consideravam a ideia da esfericidade da Terra. A noção de um planeta esférico nasce provavelmente com Pitágoras de Samos (570-496 a.C) e seus seguidores. Eles acreditavam que os planetas estavam associados a esferas cristalinas, já que a esfera, para eles, significava a perfeição divina. Todo o universo, para os pitagóricos, era um modelo cosmológico esférico.

Aristóteles (384-322 a.C) também acreditava na esfericidade da Terra. Como justificativa, apresentou uma série de argumentos lógicos, dentre os quais destacavam-se o fato de que, durante os eclipses, a sombra projetada na Lua sugere forma arredondada e a variação da altura dos astros em relação ao horizonte conforma a localidade. Além disso, quando uma embarcação vinda do horizonte se aproxima do porto, avistamos primeiro suas velas, e somente depois vemos o casco.

Foi Eratóstenes de Cirene (276-196 a.C), no entanto, o pioneiro a determinar o tamanho de nosso planeta esférico – feito que o levou a ser considerado o primeiro geógrafo. Trabalhava na biblioteca de Alexandria e ficara intrigado com relatos de viajantes segundo os quais, ao meio-dia, o Sol em Siena (atual Assuã, ao sul do Egito) espelhava-se no fundo dos poços durante o solstício. Tal fato nunca era observado em Alexandria, e Eratóstenes quis saber por quê. Ele mediu o ângulo da sombra projetada pelo Sol do meio-dia em sua cidade; pesquisou a distância até Assuã (cerca de 787 km) e, baseado na tradição filosófica dos sábios gregos, considerou que a Terra era esférica.

Assim, por meio da trigonometria, concluiu que a distância entre Alexandria e Siena correspondia a um arco de 7°12’ ou seja, 1\50 de 360°. Após algumas linhas de cálculo, Eratóstenes descobriu que a circunferência de nosso planeta deveria ser de 36.375 km – precisão impressionante para a época, dado que, hoje, sabe-se que essa medida é de 40.031 km.

Arnaldo Ricobom

Departamento de Geografia, Universidade Federal do Paraná.

Revista Ciência Hoje, Maio de 2012

Sendo a Lua responsável pelo movimento das marés, parte da energia que move os oceanos é convertida em calor e devolvida ao espaço. Sendo o sistema Terra-Lua inelástico, a Lua, que perde energia cinética, não deveria desacelerar, executar uma órbita descendente e colidir com a Terra?

Não, na verdade, as marés fazem com que a velocidade de rotação da Terra diminua e a Lua se afaste dela. As marés são causadas pelo fato de várias partes da Terra serem ‘puxadas’ pela Lua com intensidades diferentes. O lado mais próximo é ‘puxado’ em direção à Lua com mais intensidade do que o centro da Terra, enquanto no lado oposto a força de atração é menos intensa. Isso faz com que a elevação da água ocorra na direção Terra-Lua, mas em pontos opostos, em relação ao centro da Terra. As marés são devidas também ao Sol; mas, como o efeito da Lua é cerca de duas vezes maior, vamos considerar apenas o último.

Os bojos das marés tendem a ficar alinhados com a Terra e a Lua mas, ao girar, a Terra tenta arrastar esses bojos. Assim, os movimentos das águas, da atmosfera e do interior da Terra causam atritos e, consequentemente, além de gerar calor, tendem a frear a velocidade de rotação da Terra, o que causa, no período de rotação dessa, um aumento de 1 segundo a cada 50 mil anos. Esse mesmo efeito fez com que a rotação da Lua – que também sofre uma força de maré exercida pela Terra, 20 vezes maior do que a força em sentido contrário – se sincronizasse com o período de sua própria órbita, apresentando sempre a mesma face para nós.

E por que a Lua se afasta? Para explicar isso, é preciso considerar outra grandeza associada ao sistema Terra-Lua, tão importante quanto a energia: o momento angular. As marés não causam sua variação, diferentemente do que ocorre com a energia, e, portanto, ele se mantém constante durante a evolução temporal do sistema. É a conservação do momento angular que faz, por exemplo, com que a velocidade de rotação de um patinador aumente ou diminua conforme ele esteja com os braços próximos ao copo ou abertos. No caso do sistema Terra-Lua, se a Terra diminui sua velocidade de rotação, a Lua deve se afastar dela cerca de 3 cm por ano para que o momento angular seja conservado. Portanto, a maré faz com que a Lua se afaste da Terra, aumentando o período da órbita da Lua.

Esse processo só terminará quando os períodos de rotação da Terra e de órbita da Lua se igualarem. Calcula-se que isso aconteceria, se os dois astros tivessem vida tão longa, em algumas centenas de bilhões de anos, quando os períodos seriam de 1200 horas (50 dias atuais). Nesse caso, a distância entre a Lua e a Terra teria aumentado apenas uma vez e meia.

Roberto V. Martins

Observatório Nacional/RJ

Revista Ciência Hoje, Março de 2001

As condições meteorológicas têm influência sobre a saúde humana?

As condições meteorológicas podem ter influência sobre a saúde humana, podendo inclusive ajudar na cura de algumas enfermidades, do mesmo modo que podem levar à morte. Pesquisadores têm registrado que a aplicação de apenas três milésimos de graus centígrados de temperatura sobre a pele humana é capaz de modificar a estrutura bioquímica do organismo humano (hormônios, sangue, balanço eletrolítico e funções do fígado).

O aumento da temperatura do ar é nocivo aos pacientes hipertensos (com pressão alta), porém pode favorecer aqueles que têm problemas de circulação sanguínea, como hemorroidas. Um indivíduo com essa enfermidade, que vive em clima quente, deve ser orientado pelo proctologista caso viaje para países com temperaturas muito baixas.

A oscilação da luz natural em dias de intensa insolação pode provocar crises em pessoas que sofrem de epilepsia. Indivíduos com tuberculose são completamente curados apenas com mudança de clima para altitudes acima de 1500 metros, pois o bacilo da tuberculose não resiste a pequenas pressões parciais de oxigênio. Contudo, esse mesmo clima de altitudes elevadas pode matar pacientes com problemas cardíacos.

Variações de temperatura também produzem efeitos psicológicos. As baixas produzem estados depressivos e as altas, agitação e desconcentração de memória. Já a umidade baixa associada ao aquecimento do ar pode causar alucinações e, em casos extremos, até levar ao suicídio.

José Clênio Ferreira de Oliveira

Instituto de Ciências Atmosféricas, Universidade Federal de Alagoas.

 Revista Ciência Hoje, Dezembro de 2010.