AS FORÇAS QUE MANTÉM LIGADAS AS PARTÍCULAS DE UM CORPO

Sabendo que é necessário exercer forças para quebrar um objeto sólido qualquer, como, por exemplo, para dividir o lápis. Portanto, devem existir forças de atração que unem as partes que estão de um lado e do outro AB. Oposto ao objeto, exemplo aqui o lápis. Essas forças teriam origem elétrica ou gravitacional?

            Já sabemos, do nosso estudo de Gravitação Universal, que a força gravitacional entre dois objetos de “tamanho comum” (duas pedras, duas pessoas etc.) é extremamente pequena. Então, estas forças não poderia ser responsável pela ligação tão forte existente entre as duas partes do lápis que tentamos quebrar . Na realidade, os cientistas, ao estudarem essas ligações, chegaram à conclusão de que elas são devidas às forças elétricas que se manifestam entre as partículas do corpo. No caso do lápis, portanto, as forças representadas, são forças elétricas que existem entre as partículas situadas de um lado e de outro da linha AB. Estas partículas, que fazem parte da estrutura atômica-molecular do material de que é feito o lápis, são eletrizadas.

            De maneira semelhante, as forças que matem unidas as diversas partes do nosso corpo são, também, de origem elétrica. Esta ideia é ainda válida para as forças de ligação entre as partículas constituintes de todos os objetos que nos rodeiam ( de “ tamanha comum”), como as da paredes de uma casa, um cabo de aço, os diversos tipos de cola etc.

            Se consideremos corpos de massa cada vez maior, as forças gravitacionais entre as diversas partes do corpo vão se superpondo, tornando-se, então, cada vez mais intensas, Para certo valor da massa do corpo, elas se tornam tão importantes para manter a ligação quanto as forças elétricas. Estas situação ocorre para corpos de dimensões próximas de um pequeno asteroídes  ( cerca de 100 km de diâmetro).

            Para corpos de dimensões ainda maiores, como um planeta ou uma estrela, há predominância absoluta das forças gravitacionais que mantêm a sua coesão ( a colaboração das forças elétricas para coesão é desprezível) . É em virtude da predominância ora da força elétricas, ora da força gravitacional, que um corpo sólido de tamanho comum pode ter uma forma qualquer, enquanto um grande corpo celeste tende a tomar sempre uma forma esférica.

Fonte: Luiz, Antônio Máximo Ribeiro da, Beatriz Alvarenga Álvares, Física  vol 3- São Paulo;Scpione,2006

ELETRIZAÇÃO

ELETRIZAÇÃO

Thales de Mileto( 580 – 546 a.C)

            Filósofo grego, conhecido por suas teorias cosmológicas baseadas na hipótese de ser aa agua o constituinte de toda a matéria existente no universo. Não há escritos sobre a vida de Thales, sendo, portanto, difícil o conhecimento de usa obra. O historiador grego Heródoto fala sobre os trabalhos de Thales no campo da Geometria, que ele apresentou com os egípcios, creditando-lhe a demonstração de cinco teoremas. Aristóteles, em seus escritos, atribui a Thales a afirmação de que o imã e o âmbar possuíam alma, porque podiam atrair coisas, isto é. Thales afirmava que até os objetos inanimados possuíam vida.

William Gilbert ( 1544-1603)

            Nasceu em Essex, tornando-se o cientista de maior projeção na Inglaterra durante o reinado de Elizabeth I. Embora tenha estudado Medicina, tronando-se um médico de renome, seu trabalho mais importante está transcrito na obra publicada em 1600. De magnete, magneticisque corporibus et de mogno magnete tellure  isto é, sobre os imãs, os corpos magnéticos e o grande imã terrestre. Nessa obra de  Gilbert, publicada após vários anos de experiências, ele apresenta suas teorias os corpos magnéticos e as atrações elétricas. Ele foi o primeiro a usar os termos atração elétrica, força elétrica e pólo do imã. Muitos historiadores consideram Gilbert como o pai do estudo da Eletricidade.

Benjamin Franklin (1706-1790)

            Um dos homens mais conhecidos e admirados na segunda metade do século XVIII nos Estados Unidos. Nascido em Boston, Franklin teve uma infância difícil e aos 12 anos já trabalhava  como impressor. Mais tarde tornou-se do da ciência. Embora tenha se dedicado a estas atividades durante pouco tempo, pois logo passou a se preocupar com a política, deve-se a Franklin a invenção de vários aparelhos, entre eles o para-raios. Em sua carreira politica. Franklin teve oportunidade de lutar na guerra da Independência das Colônias Americanas ( Estados Unidos) contra Inglaterra, tornando-se um  verdadeiro herói nacional.

O EFEITO DOPPLER

O que é o efeito Doppler

            Considere uma pessoa nas proximidades de um automóvel parado, cuja buzina está emitindo um som de frequência ƒ₀. Esta pessoa, estando também em repouso, perceberá um som de certa altura, caracterizado pelo frequência ƒ₀ . Em outras palavras, o número de cristas, por exemplo, por segundo, que chegam ao ouvido da pessoa é igual a ƒ_0.

            Supondo, agora, que a pessoa passe a se movimentar em direção ao automóvel, que continua parado e buzinando. É claro que, nestas condições, o número de cristas que irão chegar ao ouvido da pessoa, por segundo, será maior que ƒ₀. Então, a pessoa percebe um som de frequência maior do que ƒ₀, isto é, ela terá sensação de que o som da buzina tornou-se mais agudo.

            C.Doppler( 1803-1853)

            Físico austríaco que estudou e descreveu o efeito que leva seu nome. Foi educado no Instituto de Física e professor de Física Experimental na Universidade de Viena. Escreveu seus primeiros trabalhos no campo da Matemática, mas, em 1842, publicou uma obra, intitulada Sobre as cores da luz emitida pelas estrelas duplas, na qual ele apresenta os fundamentos do efeito Doppler, tanto com o som quanto com a luz.

            Naturalmente, se a pessoa estivesse se afastando do automóvel, o número de cristas que iria chegar ao seu ouvido, por segundo, seria menor do que  ƒ₀ e, assim, a pessoa perceberia um som mais grave ( frequência menor). Esta variação da frequência de um onda, causada pelo movimento do observador ( ou da fonte, como veremos a seguir) foi analisada, no século passado, pelo físico austríaco Christian Doppler e, por isso este fenômeno é denominado efeito doppler. Você poderá constatar este efeito  quando estiver em um automóvel em movimento, aproximando-se  e em seguida afastando-se de uma fonte sonora ( uma sirene , por exemplo).

FONTE EM MOVIMENTO E OBSERVADOR EM REPOUSO

            O efeito Doppler pode  também ser causado pelo movimento da fonte que emite a onda sonora, enquanto o observador permanece em repouso. No caso, por exemplo, de um automóvel  buzinando e em movimento, as cristas da onda sonora que ele emite tornam-se mais próximas umas das outras à frente do automóvel  e mais separadas na região situada atrás do carro.

            Concluímos, então que se um observador se encontrar à frente do automóvel, ele receberá uma onda sonora de menor comprimento de onda ( maior frequência) , isto é, um som mais agudo, è claro que um observador situado atrás do automóvel receberá uma onda sonora de maior comprimento de onda e , portanto, um som mais grave ( menor frequência).

O EFEITO DOPPLER OCORRE TAMBÉM COM A LUZ

            É possível observar o efeito Doppler não apenas o som, mas também com qualquer outro tipo de onda.

            É de esperara, então que o efeito Doppler possa ser observado com  a luz que, como  sabemos, é também um movimento ondulatório. Nesse caso, o efeito Doppler , consistindo em uma variação de frequência, se manifestaria como uma mudança na cor da luz recebida pelo observador. Por exemplo: se uma pessoa se movimentar em direção a um sinal  de transito que está vermelho, ela irá receber uma onda luminosa de frequência maior do que se estivesse parada. Em princípio, se a pessoa pudesse desenvolver velocidades muito grandes, ela poderia até mesmo ter a impressão de que o sinal estivesse verde ( lembre-se de que a frequência da luz verde é maior do que a da luz vermelha). Entretanto, a efeito Doppler com a luz é muito difícil de percebido, porque, para isto, seria necessário que o observador, ou a fonte, estivesse se movendo com velocidades comparáveis à velocidade da luz. Assim, mesmo que uma pessoa estivesse no interior de u foguete, dos mais velozes existentes na atualidade, seria impossível que ela enxergasse com cor verde um sinal luminoso vermelho.

A EXPANSÃO DO UNIVERSO

            Em  certas observações astronômicas, os cientistas encontraram uma das mais notáveis situações na qual foi possível detectar o efeito Doppler com a luz.

            Analisando o espectro da luz emitida pelas estrelas, os astrônomos  conseguem identificar as substancias que fazem parte da constituição destas estrelas. Entretanto, ao analisar os espectros da luz proveniente de estrelas situadas em galáxias distantes, emitida por  uma dada substancias , eles verificaram que sua frequência era menor do que a frequência emitida pela mesma substancia aqui na Terra. Concluíram que esta variação de frequência só poderia ser causada pelo efeito Doppler, Uma vez que era constatada uma diminuição na frequência, a fonte de luz, isto é, a galáxia, devia estar se afastando de nós.

Como este fenômeno foi observado para qualquer galáxia, os cientistas concluíram  que “ o Universo está em expansão “, isto é, as galáxias estão se afastando de nós ( ou melhor umas das outras) com velocidades muito grande sendo estas velocidades tanto maiores  quanto mais distantes elas encontrarem.

Fonte: Luiz,  Antônio Máximo Ribeiro , Da.  Beatriz Alvarenga Álvares, Física 1 vol 2- São Paulo; Scpione,2006

O OUVIDO HUMANO

 A maior parte do aparelho auditivo está localizada no interior da cabeça.

            As ondas sonoras, ao atingirem a orelho, são dirigidas para  o interior do canal auditivo , na extremidade do  qual existe uma membrana , semelhante á pele de um

tambor, denominada tímpano. O tímpano é tão delicado e sensível que variações de pressão muito pequenas da anda sonora são suficientes para colocá-lo em vibrações.

            Essas vibrações são comunicadas a um pequeno osso chamado martelo que, por sua vez aciona outro osso ( a bigorna), o qual, finalmente, faz vibrar um terceiro osso, denominado estribo. Com esse processo, as vibrações são sucessivamente ampliadas, tornando nosso ouvido capaz de perceber sons de intensidade muito baixa.

            Finalmente, as vibrações amplificadas chegam ao ouvido terno, que tem a forma de um caracol. A cóclea é revestida por pêlos muito pequenos e em seu interior, existe um líquido que facilita a propagação do som. As ondas sonoras na cóclea colocam pequenos pêlos em vibrações, estimulado células nervosas que, por meio do nervo auditivo, envia os sinais ao cérebro Dessa maneira, a pessoa tem a percepção do som.

Nível de intensidade sonora

            A intensidade do som está relacionada com  a energia que é transportada pela onda sonora. Quantitativamente define-se intensidade I de uma onda da seguinte maneira:

            Seja  ΔE a energia que esta onda transporta através de uma área A, e u intervalo de tempo Δt. Tem-se , por definição

                                    I = ΔE/ A. Δt.

            No Sistema  Internacional , a unidade para a medida de I será:

                                               1.J/m².s = Js/m² = 1W/m²

            Existe um valor mínimo da intensidade sonora capaz de sensibilizar o aparelho auditivo, Este valor mínino depende da freqüência do som, variando também de uma pessoa para outra. Para uma freqüência  aproximada de 1 000 hertz e para u ouvido normal,  este limite mínimo é cerca de 10^-12 W/m². Para você perceber que este valor PE muito pequeno, informamos que esta intensidade corresponde a uma amplitude de vibração de 10^-9 c

(menor do que o raio de um átomo). Vemos, então que nossos ouvidos é um detector extraordinariamente sensível, capaz de perceber um deslocamento desta ordem de grandeza.

            Por outro lado, ondas sonoras cujas intensidades possuem valores próximos de 1W/m2 podem chegar a causar dores e danos ao ouvido. Esta intensidade corresponde a uma amplitude de vibração da ordem de 0,01 mm.

            O valor 10^-12 W/m² é usualmente representado por I₀ e tomado como referência para comparações das intensidades dos diversos sons, coo veremos a seguir ( I₀ = 10^-12 W/m²).

            Pesquisadores que estudaram os fenômenos relacionados com a intensidade do som perceberam que a “sensação” produzida em nosso ouvido, pelo som de uma intensidade  I  não  varia proporcionalmente a esta intensidade. Por exemplo, e só de intensidade  I₂= 2l₁  não produz em nosso ouvido, uma “sensação” duas vezes mais intensa do que aquela produzida pó I1. Na realidade, os cientistas verificaram qu esta sensação varia co o logaritmo  da intensidade sonora.

            Por essa razão, para medir esta característica do nosso ouvido, foi definida uma grandeza , β , denominada nível de intensidade , da seguinte maneira

                                                                         β= log I/I₀

onde I é a intensidade da onda sonora é  I₀ =10^-12 W/m² .

            A unidade para medida dessa grandeza foi denominada 1 bel = 1B ( como vimos, e homenagem a Graham Bell). Observe então, que

Se, I =I_0,  temos β = log I₀ /I₀  = log 1 donde β= 0

Se, I= 10 I₀, temos β = log 10I₀ /I₀ = log 10 donde β =1B

Se, I= 100 I₀  temos β = log 100I₀ / I₀  = log 100 donde β= 2B

e assim por sucessivamente.

Logo , o som de 1 B possui intensidade 10 vezes maior do que o som de intensidade I₀, o de 2 B possui intensidade 100 vezes maior do que I₀  etc.

Como dissemos, a unidade mais usada para  a medida de β é 1 dB= 0,1 B. Assim, os valores acima seria β = 1B = 10 dB, β= 2B= 20 dB e β= 3B =  30 dB.

Uma pessoa normal é capaz de perceber sons de frequência compreendidos entre 20 hertz e 20 000 hertz. Deve-se observar, entretanto, que para cada uma dessas frequências há nível mínimo de intensidade, abaixo do qual o som não é percebido. Por exemplo, se um som de 100 hertz possui um nível de intensidade de 20 dB , ele não será audível , pois o ponto correspondente a esse valores esta abaixo , que fornece os limites da audição.  Já um som de 2 000 hertz pode ser ouvido  mesmo que seu nível de intensidade se negativo ( β< 0 ou I <10 ^-12 W/m² ).

Fonte: Luiz,Antônio Máximo Ribeiro da,Beatriz Alvarenga Álvares, Física 1 vol 2- São Paulo; Scpione,2006

A FALA HUMANA

            A voz emitida pelo ser humano tem sua origem nas vibrações de duas membranas, denominadas cordas vocais.

            As cordas vocais entram e vibrações quando o ar, proveniente dos pulmões, é forçado a passar pela fenda existente entre elas. Podemos controlar a freqüência do som que emitimos, modificando a tensão nas cordas vocais. As vibrações dessas cordas são comunicadas ao ar existente nas diversas cavidades da boca, da garganta e do nariz e aos músculos próximos a elas. A combinação de todas essas vibrações determina o timbre da voz, que é característica de cada pessoa.           

GRAHAM BELL (1847- 1922)

Cientista inglês que viveu muitos anos nos Estado Unidos, trabalhando inicialmente no campo da dicção e correção da fala. Fundou na cidade de Boston, e uma escola para treinamento de professores de surdo sendo, então, designado professor de fisiologia vocal na universidade desta cidade. Desenvolvendo trabalhos o campo da telegrafia, seus estudos culminaram com a invenção do telefone, que ele patenteou  e 1876.

A EXPERIENCA DE YOUNG

            T. Young (1773-1829)

            Médico e físico inglês, conhecido, sobretudo pelo fato de  ter conseguido obter interferência com a luz . diz-se que Foi uma criança prodígio , tendo aprendido a Ler aos dois anos de idade e que , aos quatro anos , já havia lido a Bíblia por duas vezes. Enquanto exercia a Medicina, em Londres, conseguiu explicar o fenômeno da acomodação visual e a causa do astigmatismo, passando, então, a se interessar pelo estudo dos fenômenos luminosos.  Foi ele o primeiro a propor que as ondas luminosas deviam ser transversais , e não longitudinais, como pensavam outros cientistas. Além de seus trabalhos no campo da Física, notabilizou-se como egiptólogo, tendo contribuído decisivamente para decifrar a antiga escrita dos egípcios ( hieróglifos)