ENERGIA NUCLEAR E ENERGIA HIDROELÉTRICA NO MUNDO

A energia utilizada mundialmente provém , em geral parte ( mais de 60%), da queima de combustível fósseis ( petróleo, carvão, gás natural etc.). Uma outra parte importante é fornecida pelas centrais nucleares e pelas diversas fontes de energia renováveis  hidrelétrica, solar , eólica madeira etc.). os consumo de cada uma são porém,pouco confiável ,principalmente aqueles correspondentes à combustão da madeira ( lenha) no países do terceiro mundo, nos quais esta costuma ser a principal consumo mundial , são os que se referem a energia nuclear e à energia hidrelétrica.

O IMPULSO E A QUANTIDADE DE MOVIMENTO EM NOSSO COTIDIANO

       Em diversas ocasiões de nossas vida diária, deparamos como fatos ou ocorrências que costumam desperta nossa curiosidade, e cuja interpretação pode ser feita como relativa dacilidade usando-se os conceitos estudados. Analisaremos, a seguir, algumas dessas situações:

      - Em geral , os trapezistas de um circo são protegidos por redes para ampará-los em caso de uma eventual falha em suas apresentações. Por que , ao cair na rede , o trapezista não se machuca, enquanto uma queda diretamente no solo poderia ser até falta?

     Deve-se observar que, ao cair, o trapezista adquire uma certa quantidade de movimento que, no final de queda , é anulada pela força de ração da rede, ou do solo. Em outras palavras , esses obstáculos exercem um impulso ( I=F. t) sobre o trapezista, que deve ter o mesmo valor em ambos os casos ( igual  á variação de sua quantidade de movimento). Como a interação do trapezista com a rede é mais demorada, o tempo decorrido para a força de reação anular sua quantidade de movimento é muito maior  que na queda sobre o solo ( o tempo de interação da pessoa como o chão  de apenas alguns milésimos de segundo). Portanto, I=F . t, vemos que, para produzir o mesmo impulso  I  , o valor de  de F será  muito menor  na colisão com a rede. Por esse motivo, essa força praticamente não causa danos ao trapezista.

      - De maneira semelhante, um atleta que salta de trampolins elevados não de machuca ao penetrar na água e , evidentemente, ele não se arriscaria a saltar de mesma altura , sobre um solo rígido. Como o tempo de interação com a água é muito maior do que seria com o solo, a força de reação do líquido sobre a pessoa é pequena e , por isso , ela não se machuca ao penetrar na água.

      - Ao pular de uma certa altura( de uma mesa, por exemplo) sobre o chão , qualquer pessoa, automaticamente, dobra seus joelhos ao tocar o solo. Com esse procedimento, consegue evitar danos aos ossos de suas pernas que possivelmente ocorreriam de elas fossem mantidas rígidas durante o impacto com o solo. O fato de dobrar os joelhos torna maior o tempo de decorrer até a pessoa parar completamente em sua interação  como o chão dura ( como acontece com o trapezista na rede) . Assim, nesse caso, a força de reação do solo sobra as pernas é consideravelmente menor , evitando fraturar ósseas.

     - Um outro dato interessante, no qual está envolvida a ideia de impulso, é descrito a seguir: se uma das rodas de um automóvel parado permanecesse apoiado sobre o pé de uma pessoa, certamente o pé seria esmagado em virtude de o peso do carro ser muito grande. Se a roda desse mesmo carro, entretanto passasse e grande velocidade sobre o pé da pessoa, provavelmente nã causaria dano algum . Algumas pessoas, equivocadamente, tentam explicar esse fato dizendo que o carro  torna-se mais leve quando esta em movimento. Evidentemente,  esta afirmação não ´e correta, pois o peso do carro é o mesmo nas duas situações. Na ralidade , quando o carro está em movimento ( com velocidade grande) , o tempo durante o qual a roda comprim o pé da pessoa é muito curto e , assim, o impulso  I= F. t  exercido sobre ele é também muito pequeno . Em outras palavras, a força que a roda exerce sobre o pé é a mesma na duas situações m mas no segundo caso ela atua durante um tempo tão curto que não chega a haver uma deformação apreciável nos ossos ou no músculos da pessoa.

CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO

Se for nula a resultante das forças externas que atuam em um sistema de partículas, a quantidade de movimento total deste sistema se conserva.

            Observando os objetos que nos rodeiam, é fácil verificar que aqueles que se encontram em movimento acabam sempre, depois de um certo tempo, perdendo velocidade e chegando ao repouso. Os filósofos do século XVII preocupavam-se com estas observações, pois elas pareciam indicar que o “ movimento total” do Universo estava diminuindo ou , em outras palavras, que  “ Universo estaria morrendo” . Para eles, esta idéia era inaceitável, pois sendo o Universo uma obra de Deus, ele deveria ser eterno. Várias cientistas e filósofos da época passaram, então, a acreditar na possibilidade da existência de uma grandeza, relacionada com o movimento, que deveria se manter constante enquanto os corpos interagiam uns com os outros, mesmo que alguns, eventualmente, acabassem por parar.

            A tentativa de encontrar qual seria esta grandeza que permaneceria constante, foi inicialmente levantada a hipótese de que, talvez, o vetor velocidade v satisfizesse esta condição. Embora, em alguns casos, o vetor velocidade total de corpos que interagem realmente permaneça constante, é fácil encontrar exemplos em que isto não acontece. Por exemplo: na colisão completamente inelástica de dois corpos de massas diferentes, que se movimentam inicialmente com velocidades de módulos iguais e de sentidos contrários.

                        Antes da colisão:  v₁ + v₂ = 0

                        Depois da colisão: V₁ + V₂ ≠ 0           

            Logo, a velocidade vetorial total não se conservou durante esta colisão e podemos concluir que esta não é a grandeza que permaneceria constante nas interações dos corpos. O grande filósofo e cientista francês, René Descartes, interessando-se pelo problema, sugeriu que a grandeza procurada deveria ser obtida multiplicando-se a massa  m  do corpo pelo módula  v  da sua velocidade. Ele acreditava que esta grandeza permaneceria constante nas interações entre os corpos, denominando-a “ quantidade de movimento “ do corpo. Portanto, segundo Descartes, a quantidade de movimento seria uma grandeza escalar, q, dada por q=mv.

            Apesar da reconhecida genialidade de Descartes, sua proposta não estava correta, tendo sido durante criticada pelo grande matemático alemão Leibnitz. Este, com exemplos simples, apresentou vários tipos de colisões nas quais a grandeza escalar q=mv  não se conservava, ao contrário do que supunha Descartes.

            A maneira adequada de medir a “ quantidade de movimento” através de uma grandeza cujo total se conservasse nas interações dos corpos só veio a ser encontrada, alguns anos mais tarde , por Isaac Newton. Este grande físico definiu a “ quantidade de movimento “ da maneira que foi feito, isto é  q  seria uma grandeza  vetorial  dada pela relação   q=mv.  Realmente, o valor total desta grandeza se conserva em qualquer tipo de colisão e nas interações entre corpos de um sistema isolado. Em outras palavras, a quantidade de movimento total do Universo (da maneira definida por Newton) permanece constante no decorrer do tempo. Estava, portanto , resolvido o problema que tanto preocupou os filósofos do séc. XVII.

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

POTÊNCIA IRRADIADA PELO SOL

 A fabulosa quantidade de energia que o Sol irradia continuamente para o espaço também pode ser analisada através da equação  E =  ∆m . c² .

            Os cientistas acreditam que esta energia solar tem sua origem em raçôes nucleares, nas quais 4 átomos de hidrogênio se unem para formar um átomo de hélio , reações estas que são acompanhadas de uma grande emissão de energia . Uma reação como esta, em que núcleos leves se unem originando um núcleo mais pesado, é denominada  fusão nuclear.

             Verifica-se que a massa do hélio formado ( 6,646x10^-27 kg) é inferior à soma das massas dos 4 núcleo de hidrogênio ( 6,694x10^-27 kg). Há, portanto, nesta fusão uma redução de massa ∆m = ( 6,694 - 6,646) x 10^-27 kg =  4,8x10^-29 kg.

            A energia  E  irradiada nesta reação é equivalente á redução observada na massa e pode ser calculada facilmente da seguinte maneira:

            E = ∆m.c² = ( 4,8x10^-29 )x (3,0x10⁸ )²  donde  E = 4,3x10^-12 j

            Deve-se notar que esta quantidade de energia é liberada em apenas na reação de fusão. Avalia-se que , no Sol, ocorrem cerca de 10¹⁸ reações deste tipo em cada segundo. Assim, a quantidade total de energia irradiada pelo Sol, em cada 1s, é

            (4,3x10^-12 ) x(10³⁸ ) isto é   4,3x10²⁶ j/s

            Em outras palavras, a potência total P  irradiada pelo Sol, é cerca de 4,3x10²⁶ W. Apesar do fantástico valor desta potência e ,portanto , da enorme quantidade de átomos de hidrogênio que são transformado em hélio por segundo, os cientistas calculam que, como a maior parte de massa do Sol é constituída de átomos de hidrogênio,  o nosso astro central poderá manter esta emissão de energia ainda por muitos milhões de anos.

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

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A ANIQUILAÇÃO DE UM PAR

Um dos  exemplos mais notáveis da equivalência entre massa e energia é o fenômeno conhecido como aniquilação de par. Os cientistas descobriram que existe uma partícula, denominada pósitron m idêntica ao elétron , exceto quanto ao sinal de sua carga que é positiva, quando um par constituído por um pósitron  e um elétron se encontra, pode desaparecer completamente, dando origem a radiação gama cuja a energia é dada por E = ∆ m . c²   , sendo   ∆m  a amassa total das duas partículas que desapareceram.

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

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