Como funciona o radiotelescópio?

Ei, você que está lendo este texto, sabe por que consegue enxergá-lo? Porque seus olhos são sensíveis à luz visível, que é uma onda eletromagnética. A luz refletida na página da revista chega aos seus olhos e a informação por ela carregada é enviada para o seu cérebro, que a transforma em imagens que você consegue entender. Mas a luz visível é apenas um tipo de onda eletromagnética. Existem muitos outros, como as ondas de rádio, que podem ser detectadas por um radinho de pilha ou... pelos radiotelescópios! A diferença básica é que o radinho de pilha captas as ondas de rádio emitidas pelas estações na Terra, enquanto os radiotelescópios captam ondas vindas de fora da Terra, emitidas pelos astros.
Em 1932, os astrônomos descobriram que os objetos celestes emitem este tipo de energia. Com ela, foi possível realizar muitas descobertas importantes que as ondas de rádio podem ser muito fracas, e os objetos que existem na Terra podem interferir na sua captação.
A solução foi criar um equipamento específico para captá-las, o radiotelescópio. Ele tem a forma de uma grande antena parabólica, justamente para capturar uma quantidade grande destas ondas. Depois de captadas, as ondas são processadas por computadores específicos para remover as interferências. Assim, analisando as ondas de rádio que vêm do espaço, os astrônomos podem obter informações importantíssimas sobre o universo. Podem observar, por exemplo, detalhes da superfície do Sol que outros métodos não revelam e descobrir novos objetos celestes.
Depois deste processo, as informações podem ainda passar por outro processo de conversão, gerando imagens. Diga lá, você é capaz de identificar, na figura acima, o planeta que o radiotelescópio captou?
Eder Cassola Molina, Departamento de Geofísica, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas.
Revista Ciência Hoje das Crianças, Maio de 2013.

Materiais magnéticos mantêm seu magnetismo para sempre, ou têm uma vida útil limitada?

Depende do material. Se for um ímã permanente, aquele cuja magnetização é constante e permite a atração ou repulsão dos demais materiais magnéticos no seu entorno, a resposta é sim. Sua magnetização dura para sempre desde que não seja acima da temperatura de Curie (a temperatura máxima na qual pode ocorrer o magnetismo), não sofra corrosão ou alguma alteração em sua composição química, e não seja colocado muito próximo de outro ímã permanente mais forte que contrarie sua magnetização.
A magnetização é produzida pelo alinhamento dos momentos magnéticos dos átomos se comportam como a agulha magnética de uma bússola, só que em nível atômico. O aumento da temperatura ou a proximidade de outro ímã pode desalinhar esses momentos. Somente alguns elementos da tabela periódica têm momentos magnéticos atômicos: os do grupo de transição do ferro, como níquel, manganês, ferro e cobalto; e elementos de terras raras, e elementos de terras raras, como európio, gadolínio, samário etc.
Além dos ímãs permanentes, existem os chamados materiais doces, permeáveis, cuja magnetização é facilmente e que são utilizados em transformadores, motores e geradores elétricos. Por fim, há os materiais usados como meio de gravação magnética, que têm características intermediárias entre os dois primeiros.

Sérgio Machado Rezende, Departamento de Física, Universidade Federal de Pernambuco.
Ciência Hoje, Maio de 2013.

Como funciona o sobe e desce das marés?

Já ouviu a expressão" fulano é de Lua"? Ela é usada para descrever uma pessoa que ora está alegre, ora está de mau humor, ou ora é doce, ora é nervosa... Sabia que essa expressão pode ter origem na influência da Lua, nosso satélite natural, sobre a Terra?
É o seguinte: a Lua, como você sabe, gira em torno da Terra e a Terra gira em torno do seu próprio eixo, como um pião. O resultado desses movimentos é que, se você olhar para o céu do mesmo lugar diariamente, verá a Lua quase na mesma posição a cada 24 horas. E o que faz com que a Lua não se desprenda da órbita da Terra é a força de atração que existe entre os dois corpos, gravidade. Ao atrair a Terra para si, a Lua atrai também tudo o que está na superfície terrestre, o que inclui... A água dos oceanos!
Então, vamos lá: se você está sentado na areia da praia olhando o mar desde cedo, vai perceber que, quando se inicia o período da tarde, a água do mar vai se aproximando de você - esta subida da maré é também é chamada de preamar. Cerca de 12 horas depois, quando a Lua começa a se aproximar do Japão, o mar aqui no Brasil parece recuar, seu nível diminui, fazendo a faixa de areia ficar mais larga - é a baixamar.
Para resumir: a força de atração entre o nosso planeta e o seu satélite natural é mais intensa do lado da Terra que aponta para Lua do que do outro. A Terra como um todo sente esse "puxão", porém, o efeito dessa força fica mais evidente nos mares, uma vez que a água é mais maleável. O resultado de tudo isso é que sempre que a maré sobe de uma lado do planeta, desce do outro.
Ah! O Sol também produz maré! Nas fases de Lua cheia ou nova, o sobe e desce do mar é mais intenso por influência do astro-rei. Mas isso rende outra conversa...

Revista Ciência Hoje das Crianças, n. 232, Março de 2012.
David Zee, Faculdade de Oceanografia, Universidade Estadual do Rio de Janeiro.

Por que a onda de rádio, seja ela de Amplitude Modulada (AM) ou de Frequência Modelada (FM), é chamada de portadora? O que é uma onda portadora?

http://www.periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2013v30n1p209/24494

O que é o sistema UPS? Quais são as suas particularidades para instalação?

UPS é sinônimo de estabilizador, armazenador de energia e no-break usado para se proteger de interrupções no fornecimento da rede elétrica. Há inúmeros fabricantes no Brasil: uma boa lista pode ser encontrada na página da Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica (Abinee): http://www.abinee.org.br . A configuração básica de um UPS contém um retificador (conversor de corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC)), um carregador de baterias e um inversor (conversor CC-CA). As diferenças principais entre os tipos de UPS estão na qualidade da saída de CA e na forma de ligação à rede. Os melhores (e mais caros) são os que fornecem tensão de saída senoidal, mas há também os que fornecem ondas de tensão retangulares. Quanto à ligação coma rede, alguns devem ser ligados entre a rede e a carga, de modo que toda a potência da carga passe pelo UPS o tempo todo (online). Mas há também os que ficam em paralelo coma rede; estes requerem uma chave de transferência estática (rápida) para comutar entre a rede e o UPS quando falta energia. Os principais cuidados que devem ser tomados com relação à instalação de um UPS são a correta especificação da capacidade de corrente, de condutor neutro e de aterramento. Os problemas que mais ocorrem são causados pelo tipo de carga que se costuma suprir com UPS (computadores etc.), que freqüentemente drenam correntes muito distorcidas (alto THD). A sigla THD significa ‘distorção harmônica total’ – é um índice numérico que mede o quanto uma onda se parece com uma senóide. Uma onda de tensão ou corrente tem THD igual a zero se for uma senóide perfeita. Já uma onda retangular tem THD próximo de 50%.

Fonte: Guilherme Rolim Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Revista Ciência Hoje, Nov. 2005.

Por que em caso de uma inesperada despressurização da cabine do avião devemos usar a “máscara de oxigênio?”

Quem viaja ou já teve a oportunidade de viajar de avião, ao prestar atenção às instruções dos(as) comissários(as) de bordo antes da decolagem da aeronave, já ouviu o seguinte alerta: “Em caso de uma inesperada despressurização da cabine do avião, máscaras de oxigênio cairão automaticamente dos compartimentos localizados acima dos assentos. Puxe a mangueira para liberar o fluxo de ar e coloque a máscara sobre o nariz e a boca e....” Por que em caso de uma inesperada despressurização da cabine do avião devemos usar a “máscara de oxigênio”?

A pressão atmosférica é a consequência do peso do ar. É o peso da atmosfera distribuído em todas as direções, em volta das coisas, que produz a pressão atmosférica. Por isso quando a altitude aumenta, a pressão atmosférica diminui, pois há menos ar sobre nossas cabeças.

Em regiões como a cidade de La Paz, na Bolívia, localizada a mais de 3000 metros de altura em relação ao nível do mar, o ar atmosférico é rarefeito (menos denso) - o numero de moléculas, por metro cúbico, dos gases que compõem o ar, entre eles o oxigênio (O₂), é menor - se comparado com o ar atmosférico de cidades localizadas a baixa altitude, como Salvador, na Bahia. Isso acontece devido à variação da pressão atmosférica com a altitude.

Porém, quando estamos dentro da cabine de um avião, que voa em altitudes maiores que a da cidade de La Paz, isso não acontece porque as aeronaves possuem um sistema que efetua o bombeamento ativo de parte do ar atmosférico, aspirado e comprimido pelos motores da aeronave [1], para dentro da cabine do avião com a finalidade de manter as condições adequadas (pressão ambiente e oferta de O₂ por metro cúbico) ao corpo humano durante o voo, permitindo, assim, que os passageiros respirem normalmente [2], mesmo com a aeronave voando em altas altitudes.

No entanto, em caso de falha nesse sistema (ou escape do ar devido a um problema em alguma porta ou janela da aeronave) poderá ocorrer a despressurização da cabine do avião, uma vez que, em altas altitudes, a pressão dentro da aeronave é maior do que fora dela. Como consequência da despressurização, o ar no interior da cabine se tornará rarefeito, ou melhor, diminuirá a oferta de O₂, por metro cúbico, dentro da aeronave. A esta diminuição da oferta de O₂ denomina-se hipóxia.

Segundo Lemos e cols. [3], em decorrência da hipóxia o indivíduo tentará adaptar-se, seu organismo produzirá respostas em vários sistemas e acontecerão diferentes ajustes fisiológicos, como por exemplo, alterações na frequência respiratória e no sistema cardiovascular. Entre as estratégias para minimizar os efeitos negativos da hipóxia está a utilização de suplemento de O₂ [3]. Por isso, numa inesperada despressurização da cabine do avião, “mascaras de oxigênio” cairão automaticamente dos compartimentos localizados acima dos assentos.

Conforme Bogsan [2], Vice-presidente técnico da GOL Linhas Aéreas Inteligentes, ao puxar a mangueira que conecta a máscara, o passageiro aciona um gatilho que desencadeia uma reação química no interior do gerador químico, localizado acima da caixa onde as máscaras ficam armazenadas, e fornece O₂ por aproximadamente 12 min, tempo suficiente para que os pilotos possam efetuar a descida da aeronave para uma altitude de voo em que se possa respirar sem o auxílio da máscara (cerca de 3000 m, conforme o Blog Voegol [1]). Bogsan [2], ainda frisa que o O₂ distribuído para as máscaras dos pilotos não é fornecido por meio de geradores químicos, mas sim por cilindros independentes, localizados no porão da aeronave, que permitem o uso mais prolongado.

Fábio Luís Alves Pena, 

Instituto Federal da Bahia, Campus Simões Filho.

Referências

[1]<blog.voegol.com.br/index.php/categ/pergunte-ao-comandante> Acesso em: 18 de jun. 2012.

[2] A. BOGSAN. Revista GOL – Linhas Aéreas Inteligentes, 122 (2012).

[3] V. A LEMOS; H. K. M ANTUNES; R. V. T SANTOS; J. M. S. PRADO; S.TUFIK; M. T. MELLO. Revista Brasileira de Psiquiatria, 32, 1 (2010).

Qual a metade do cosmo que não se vê?

Desde que os físicos aprenderam a provocar colisões frontais entre as partículas subatômicas para transformá-las em energia pura, notaram um paradoxo que até então não havia ocorrido a ninguém. É que a energia produzida desse modo geralmente toma a forma de novas partículas, metade das quais é feita de matéria comum à outra metade, de antimatéria. Ou seja, sempre que se cria um próton de carga elétrica positiva, também surge um antipróton, que é negativo. Se nasce um elétron negativo, ao seu lado existe um anti-elétron positivo. Antimatéria é simplesmente isso: um inverso elétrico da matéria usual. Mas, então, por que não se vê antimatéria no grande laboratório natural que é o universo? Tudo indica que ela deve ter sido criada em grandes quantidades durante o Big Bang, a explosão que criou o Cosmo, há 15 bilhões de anos. Mas é praticamente certo que, dentro do enorme volume gigantesco a nossa volta, não existe o menor traço de anti-estrelas ou antigaláxias.

A necessidade de resolver essa contradição explica, em parte, a importância da máquina experimental montada no laboratório americano Fermilab, desde novembro do ano passado, para fabricar anti- hidrogênios. São átomos inteiros de antimatéria nos quais os prótons não têm carga positiva, mas sim negativa. E os elétrons passam de negativos a positivos. Então, esses elementos de eletricidade invertida podem fornecer uma pista para a sua aparente ausência no Cosmo: se forem examinados bem de perto, talvez revelem alguma propriedade nova, que não havia sido percebida antes.

A oportunidade surgiu somente agora porque os anti-hidrogênios são conquista recente. Só passaram a ser produzidos no final de 1995, numa experiência dirigida pelo físico alemão Walter Oelert, do Cern, sigla em francês para Centro Europeu de Pesquisas Nucleares. Oelert deu o primeiro passo, mas fez somente nove anti-elementos.

Este mês, o Fermilab deu um salto à frente ao demonstrar que é viável fabricar anti-átomos em quantidade – e, talvez, no fim do processo, fabricar energia. Os cem exemplares produzidos desde a montagem da “antifábrica”, em novembro de 1996, não são muita coisa. “Ainda vai ser preciso multiplicar esse número por vinte ou trinta, para poder fazer um estudo rigoroso”, diz David Christian, um dos responsáveis pela experiência. Mas, dado o primeiro passo, não vai ser difícil aumentar a produção e começar a investigar as propriedades dos anti- hidrogênios. Por enquanto, os físicos não sabem exatamente que tipos de coisa terão que procurar. Talvez a antimatéria sofra de alguma instabilidade, alguma propensão interna para desintegra-se. Isso explicaria o seu sumiço durante a história do Universo. Para Christian, a probabilidade de achar alguma anomalia não é grande. Mesmo assim, o trabalho não se perderá. Pois, enquanto mantém um olho no enigma cósmico, os físicos vão explorar um novo tipo de material à disposição da humanidade. E não é muito improvável que, nos próximos anos, ele sirva para desenvolver tecnologias inimagináveis atualmente.

Revista Super Interessante, novembro de 1997.