Categoria: Ciência

Motor-homopolar

Motor elétrico homopolar: o mais simples do mundo

O motor homopolar tem um funcionamento muito simples, é fácil de construir e uma ótima opção para comprovar os princípios do eletromagnetismo.

Para falar sobre o motor elétrico homopolar e aprender como fazer um em casa, precisamos voltar no tempo e lembrar de alguns detalhes da história do motor elétrico. Vamos lá?

Os fenômenos relacionados à eletricidade e ao magnetismo eram observados e estudados desde muito tempo, na Grécia Antiga. Os primeiros registros datam do séculos 6 a.C por Tales de Mileto. Mas foi somente a partir do século XVI que novas pesquisas foram desenvolvidas nessa área, porém, sem que ninguém conseguisse estabelecer uma ligação entre os fenômenos elétricos e magnéticos.

Com as experiências realizadas pelo professor dinamarquês Christian Oersted, já no começo do século XIX, esse panorama começou a mudar. Durante uma de suas aulas, o pesquisador demonstrava aos seus alunos como se dava o aquecimento de um fio condutor durante a passagem de uma corrente elétrica. Ao lado do seu experimento, havia uma bússola. Quando o professor liberou a passagem da corrente elétrica pelo fio, reparou que a agulha da bússola desviou-se de sua posição natural.

Por se tratar de um ímã alinhado ao campo magnético da Terra, a mudança na posição da agulha só poderia ocorrer com a presença de outro campo mais intenso. Assim, mais tarde, Oersted verificou que o movimento da agulha dependia da posição da bússola em relação ao fio pelo qual passava a corrente elétrica. Essas observações representaram um grande avanço científico, ajudando o professor a demonstrar que a corrente elétrica em um condutor está diretamente relacionada a um campo magnético que se cria ao seu redor, fazendo com que o condutor funcione como um ímã.

Anos mais tarde, o cientista inglês Michael Faraday trabalhava em pesquisas que consideravam a possibilidade de gerar eletricidade a partir de campos magnéticos, ou seja, o oposto ao experimento realizado por Oersted. O pesquisador descobriu então que uma corrente elétrica era gerada no momento que se posicionava um ímã no interior de uma bobina feita com fios condutores.

Michael Faraday, British physicist

Michael Faraday (1791-1867)

Foi assim que Faraday provou que a variação de um campo magnético é capaz de criar uma corrente elétrica em um fio condutor, mesmo sem estar conectado a nenhuma fonte de energia. Ele deduziu que se houvesse um movimento da bobina em relação ao ímã, seria possível obter uma corrente elétrica contínua, efeito que ficou conhecido como indução eletromagnética. Esse é o princípio básico do funcionamento de geradores e motores elétricos até hoje.

As descobertas de Oersted e Faraday tiveram grande impacto nos avanços tecnológicos desde então. Os princípios do eletromagnetismo são a base de grande parte da tecnologia mecânica e eletroeletrônica que conhecemos, de secadores de cabelos até os sistemas de telecomunicações.

 

Motor Elétrico Homopolar

Para realizar seus estudos e comprovar os resultados, Faraday construiu um dispositivo com o objetivo de mostrar o efeito magnético circular ao redor de um fio condutor, a que ele chamava de rotação eletromagnética. Esse aparelho ficou conhecido como Motor de Faraday e foi o primeiro motor elétrico construído.

Esse dispositivo criado por Faraday também é conhecido como motor homopolar. Essa denominação se dá pois não há nenhuma alteração na polaridade dos seus componentes durante seu funcionamento. Ao se fechar o circuito, o campo magnético do ímã exerce uma força sobre as cargas elétricas do material condutor, gerando uma corrente elétrica. Esse é o princípio do funcionamento dos motores elétricos.

 

Construindo um motor homopolar

O motor homopolar proposto por Faraday tem um funcionamento muito simples, é fácil de construir e uma ótima opção para comprovar os princípios do eletromagnetismo, mesmo tendo pouca utilidade na prática hoje em dia.

Pensando nisso, trouxemos um vídeo que mostra a construção de um motor elétrico homopolar, que você pode fazer em casa, na escola ou universidade.

Eis o motor mais simples do mundo em pleno funcionamento!

Termodiânima

Entendendo a Termodinâmica

A termodinâmica é a área da física que busca explicar os mecanismos de transferência de energia térmica para que estes realizem algum tipo de trabalho.

A termodinâmica é um ramo da física que estuda as relações entre calor trocado e o trabalho realizado em um determinado processo físico, que envolve a presença de um corpo e/ou sistema e o meio exterior. É através das variações de temperatura, pressão e volume, que a física busca compreender o comportamento e as transformações que ocorrem na natureza.

O nome vem do grego onde therme significa calor e dynamis significa movimento. De uma forma mais simplificada, a termodinâmica é a área da física que busca explicar os mecanismos de transferência de energia térmica para que estes realizem algum tipo de trabalho. 

Essa ciência teve um grande impulso durante a revolução industrial, quando o trabalho que era realizado por homens ou animais começou a ser substituído por máquinas. Os trabalhos dos cientistas da época levaram-nos a duas leis muito amplas e aplicáveis a qualquer sistema na natureza. Para entender as leis da termodinâmica, precisamos antes entender alguns conceitos básicos, como:

 

O que é calor?

O conceito de calor determina que ele é a energia térmica em trânsito. Ocorre em razão às diferenças de temperatura entre os corpos e sistemas envolvidos.

O que é energia?

Segundo o conceito usado na física, energia é a capacidade que um determinado corpo tem de realizar trabalho.

 

Primeira Lei da Termodinâmica

A primeira lei diz que a variação da energia interna de um sistema pode se expressar através da diferença entre o calor trocado com o meio externo e o trabalho realizado por ele durante uma determinada transformação. Nessa lei, são estudadas algumas transformações:

Transformação isobárica, em que a pressão é constante, podendo variar somente o volume e a temperatura.

Transformação isotérmica, a temperatura é constante e variam somente a pressão e o volume.

Transformação isocórica ou isovolumétrica, em que o volume é constante e variam somente a pressão e a temperatura.

Transformação adiabática, é a transformação gasosa em que, no entanto, o gás não troca calor com o meio externo. Seja por estar termicamente isolado, ou ainda porque o processo acontece de forma muito rápida, fazendo com que o calor trocado seja desprezível.

 

Segunda Lei da termodinâmica

A Segunda Lei da Termodinâmica foi enunciada pelo físico francês Sadi Carnot, ela faz restrições para as transformações que são realizadas pelas máquinas térmicas, como por exemplo, um motor de uma geladeira.

Segundo Carnot, o enunciado é:

“Para que um sistema realize conversões de calor em trabalho, ele deve realizar ciclos entre uma fonte quente e fria, isso de forma contínua. A cada ciclo é retirada uma quantidade de calor da fonte quente, que é parcialmente convertida em trabalho, e a quantidade de calor restante é rejeitada para a fonte fria.”

 

Aplicações da termodinâmica

Ciência dos materiais: é a ciência que estuda meios para obtenção de novos tipos de materiais, com propriedades químicas e físicas bem definidas. Podemos dizer que a termodinâmica é uma das bases da engenharia dos materiais, pois os processos de fabricação de novos materiais envolvem muito a transferência de calor e trabalho para as matérias primas.

Indústrias: os processos industriais transformam matéria-prima em novos produtos usando máquinas e energia. Na indústria de laticínios, a transferência de calor é usada na pasteurização e na fabricação de queijos e manteiga. Nas siderúrgicas, as altas temperaturas dos fornos causam a fusão de várias substâncias, permitindo a sua combinação e produzindo diferentes tipos de aço.

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Fundição / Museu WEG – a matéria prima é transformada usando calor

Arquitetura: o desenho e a construção de habitações também devem levar em consideração os aspectos de troca de energia. É que nosso organismo só pode sobreviver em uma pequena faixa de temperatura onde nosso metabolismo é mais eficiente, por isso nos sentimos melhor quando a temperatura do meio ambiente está em torno dos 20°C.

Os projetos urbanos e residenciais levam isto em consideração, junto ao bom aproveitamento dos recursos naturais. Um exemplo é o uso da energia solar para substituir aquecedores de água que funcionam com energia elétrica ou com queima de combustível.

Agora você já sabe: termodinâmica é calor, energia e movimento! Para ler mais conteúdos como esse, fique de olho em nossa página do Facebook! <3

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Você sabia que no calendário nacional existe uma semana dedicada à Ciência e Tecnologia?

E que o período foi criando pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC) para aproximar o tema da população, por meio de eventos envolvendo instituições de todo o País?

Fique ligado que a “Semana Nacional de Ciência e Tecnologia” é neste mês e acontece entre os dias 21 e 27 de outubro.

Várias instituições estão preparando ações educativas para comemorar a data e é claro que o Museu WEG de Ciência e Tecnologia não poderia ficar de fora, afinal o nosso acervo está totalmente direcionado a esta temática e nós adoramos compartilhar conhecimento com os nossos visitantes.

Para marcar a data vamos oferecer uma palestra sobre: “Geração de Energia através de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU)”. O palestrante será o Engenheiro Alexandre dos Santos Fernandes, Gerente do Depto. Centro de Negócios de Energia da WEG.

A apresentação será direcionada para estudantes, colaboradores da WEG e todos que se interessam pelo tema!  A participação é gratuita e a inscrição deve ser feita antecipadamente AQUI.

Não fique de fora, aproveite a Semana Nacional de Ciência e Tecnologia para atualizar conhecimentos e visitar o maior Museu de Ciência e Tecnologia do Sul do Brasil.

Palestra: Geração de Energia através de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU)

Dia: 22/10/2019

Horário: 19h às 20h30

Local: Museu WEG de Ciência e Tecnologia

Inscrições: https://forms.gle/LDHjPX19gxtLwQ2c6

 

Luz

Por que nada pode viajar mais depressa que a luz?

Você já deve ter ouvido que nada é capaz de viajar mais rápido que a velocidade da luz. Mas, por um breve momento, acreditou-se que sim.

Você já deve ter ouvido que nada é capaz de viajar mais rápido que a velocidade da luz. Mas, por um breve momento, acreditou-se que sim.

A teoria de que nada pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz no vácuo significa, basicamente, que nada pode ultrapassar os 299.792.458 metros por segundo ou arredondando, 300 mil km por segundo. Essa ideia foi proposta por Albert Einstein em sua Teoria da Relatividade, baseada em estudos anteriores de diversos cientistas para estabelecer que o limite de velocidade universal é o que a luz atinge quando se desloca pelo vazio do cosmos. Você sabe por quê?

 

Impossibilidade física

Isso nos leva à Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein, de 1905, que diz que a velocidade da luz é o que conecta o tempo e o espaço. Segundo o catedrático de Física Antonio Ruiz de Elvira, não é possível deslocar um objeto a uma velocidade superior à da luz porque, de forma simples e resumida, a única coisa capaz de mover uma partícula com massa é outra força que viaje a essa velocidade.

luz

Zunindo pelo vácuo (BBC)

De acordo com Antonio, o objeto “empurrado” acabaria ganhando massa quando submetido a grandes velocidades. E, considerando que o ganho aumentaria bastante conforme o corpo se aproximasse da velocidade da luz, isso interferiria em sua capacidade de deslocamento. Sendo assim, nenhum corpo pode viajar mais depressa do que a força que o empurra.

Segundo o que prevê a Teoria da Relatividade, o aumento de massa aconteceria rapidamente conforme a velocidade do objeto se aproximasse à da luz. E, quanto mais próximo desse limite o corpo chegasse, considerando que o ganho de massa aumentaria infinitamente, seria necessária uma força — também — infinita para que o objeto se elevasse à velocidade da luz.

A famosa equação de Einstein tem uma parte “menos lembrada”, que descreve como a massa de um objeto muda quando há movimento envolvido: E = mc² (Energia é igual a massa vezes a velocidade da luz ao quadrado). Na verdade, a equação completa é E²=(mc²)²+(pc)². A parte final é a que descreve como a massa do objeto muda quando há movimento envolvido.

 

Teoria ameaçada

Em 2011, foi anunciada uma descoberta que ameaçou anular tudo o que sabemos sobre a velocidade da luz, a Teoria da Relatividade e a física moderna!

Isso aconteceu na Suíça, quando físicos europeus conduziram um experimento chamado Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (Opera, na sigla em inglês), para estudar o fenômeno da oscilação de neutrinos. Diferentemente das partículas de luz, os neutrinos são partículas que possuem uma pequena quantidade de massa. Por isso, segundo a Teoria da Relatividade Especial de Einstein, deveriam viajar a uma velocidade menor que a da luz.

No entanto, naquele ano, o projeto chamou a atenção de toda a comunidade internacional quando anunciou a detecção de neutrinos se movimentando em uma velocidade superior à da luz, o que poderia revolucionar a Física moderna.

No entanto, tudo não passou de um mal entendido por causa de um cabo de um relógio digital em um laboratório, que estava mal conectado. Quando alguém percebeu e o conectou corretamente, tudo voltou à normalidade e ficou comprovado que os neutrinos estavam viajando a uma velocidade mais baixa que a da luz.

Toda a Física moderna foi questionada, portanto, por causa de um cabo de fibra ótica solto, que fez com que a passagem do tempo fosse registrada de maneira incorreta. Acredita?

Mas é assim que a ciência funciona e deve funcionar. Cientistas cometem erros e aprendem com eles. É preciso provas muito fortes para mudar os rumos da Física, e é a partir de testes, experimentações, erros e acertos que isso é possível — mesmo que leve séculos.

 

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5 experiências para fazer em casa ou na escola

Para inspirar o cientista que existe em você, separamos algumas experiências de eletrostática, pressão atmosférica, decomposição das cores e até um vulcão em erupção!

Existem muitas experiências de física e química que podem ser feitas em casa ou na escola, seja para a feira de ciências, para aprender algum assunto ou se divertir, que é o que amamos fazer aqui no Museu WEG. O importante é sempre ter um adulto junto, ok? Para inspirar o cientista que existe em você, separamos algumas experiências de eletrostática, pressão atmosférica, decomposição das cores e até um vulcão em erupção! Vamos lá?

 

Cabo de guerra eletrostático 

Essa é uma maneira diferente de brincar de cabo de guerra, porque aqui você vai usar cargas elétricas!

Você vai precisar de:

- 2 balões

- 2 flanelas

- 1 latinha de alumínio vazia

O que acontece? O atrito do balão contra a flanela resulta em eletrização por atrito, e o balão fica carregado eletricamente. Ao aproximá-lo de uma latinha de alumínio, ela é carregada por indução e é atraída, se movendo em direção do balão. No vídeo abaixo vemos a brincadeira acontecer, quem será que consegue atrair mais a latinha?


Experiência sobre a pressão atmosférica

Nessa experiência vemos o efeito da pressão atmosférica no nosso dia-a-dia.

Você vai precisar de:

- 1 balão

- 1 copo de vidro

- 1 vela

O que acontece? Ao colocar o copo com o balão dentro da água, o ar quente que está dentro do copo, perde calor para a água e reduz seu volume. Assim, a pressão atmosférica empurra o balão para dentro do copo. Veja na prática:

 

Disco de Newton

Essa experiência mostra como é possível a cor branca ser criada a partir da mistura das cores do arco-íris.

Você vai precisar de:

- 1 CD com dois furinhos 

- 2 papéis com as cores do arco-íris ou tinta para pintar

- Cola

- Barbante

O que acontece? Depois que você montar o disco de Newton, ele demonstra que a cor branca é, na verdade, a soma de todas as cores do espectro luminoso. É por isso que, quando as cores se sobrepõem rapidamente, nossos olhos enxergam um grande círculo de cor branca.

 

A caixa que anda sozinha

Você já viu um objeto de papel andar sozinho? Essa experiência é super fácil, divertida e um pouco viciante.

Você vai precisar de:

- Bolinhas de gude

- Cartolina

- Cola branca e cola quente

- Régua e lápis

- Tesoura

O que acontece? As bolinhas são o centro de massa do objeto, o formato da caixinha possibilita que as bolinhas andem, como se o papel não existisse, pois é muito mais leve. As bolinhas empurram o papel, que sai por aí, andando sozinho!

 

Erupção vulcânica

Que tal fazer uma experiência que imita a erupção de um vulcão? É possível fazer “lava” de mentirinha, olha só:

Você vai precisar de:

- Jornal 

- 2 potes de vidro

- Massinha de modelar ou argila

- Bicarbonato de sódio

- Tinta vermelha

- Água

- Detergente

- Vinagre

O que acontece? Utilizando os vidros como base, primeiro precisamos criar nosso vulcão (veja no vídeo o passo a passo). Coloque bicarbonato de sódio, tinta vermelha, água e uma gota de detergente no seu vulcão. Misture tudo e para a erupção acontecer, coloque a gota de vinagre. Aproveite o espetáculo! Quando o bicarbonato se mistura com o vinagre, há uma reação que libera água, sal e dióxido de carbono. As bolhas de gás expulsam todo o conteúdo para fora. Criando a “lava”.


E aí, conta pra gente: qual experiência você vai fazer? ;)

 

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Como funcionam as usinas nucleares?

O Brasil possui um elemento radioativo em abundância: o urânio. Ele é capaz de gerar uma enorme quantidade de energia através das usinas nucleares. Você sabe como isso funciona?

O sol é a maior fonte de energia em nosso planeta, e sua força vem dos átomos. A ciência nos deu a chave para controlar toda essa energia e sua matéria prima é o urânio, matéria em abundância em nosso país. Alguns átomos de urânio são capazes de liberar tanta energia, que  uma pequena pastilha pode gerar eletricidade suficiente para abastecer uma casa por um ano. 

O urânio é um elemento radioativo, ele é o átomo com o núcleo mais pesado que existe naturalmente na Terra. E é em usinas nucleares que ele é manipulado para produzir energia elétrica.

Uma usina nuclear é uma instalação industrial que produz energia elétrica a partir de reações nucleares. As reações nucleares de elementos radioativos, como o urânio, produzem uma grande quantidade de energia térmica. Essas grandes instalações são construídas envolvidas por uma contenção feita de ferro armado, concreto e aço, tudo isso para proteger o reator nuclear de emitir radiações para o meio ambiente.

No vídeo abaixo você poderá entender, de forma resumida, como funciona o processo de reação nuclear — da transformação de átomos em combustível para as usinas até a distribuição de energia.

Basicamente, uma usina nuclear é composta por três fases: a primária, a secundária e a refrigeração. Na primária, o urânio é colocado no vaso de pressão. Com a fissão (quebra do núcleo de um átomo instável em dois núcleos menores), há a produção de energia térmica. Nesta etapa, a água é utilizada para resfriar o núcleo do reator nuclear.

Na etapa secundária, a água que foi aquecida no sistema primário (agora radioativa) é transformada em vapor de água em um sistema chamado gerador de vapor. O vapor produzido no sistema secundário é utilizado para movimentar a turbina de um gerador elétrico, o que irá produzir a energia.

Em seguida, o vapor de água produzido no sistema secundário é transformado em água através de um sistema de condensação, ou seja, através de um condensador que é resfriado por um sistema de refrigeração de água. Esse sistema bombeia água do mar (fria), através de circuitos de resfriamento que ficam dentro do condensador, a água do mar vai resfriar o sistema para fazer com que a água que foi vaporizada volte para o sistema na forma líquida.

Por fim, a energia que é gerada através deste processo de fissão nuclear chega às residências por meio das redes de distribuição de energia elétrica. Veja abaixo a esquemática:

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Esquemática de uma Usina Nuclear

 

Existem usinas nucleares no Brasil?

Sim! Elas estão localizadas na Central Nuclear em Angra dos Reis, no Rio de Janeiro. As usinas chamadas de Angra 1 e Angra 2, são responsáveis pela produção de 3% da energia consumida no país. Uma terceira usina está sendo construída, mas está longe da conclusão.

Por ser um país tropical e ter uma imensidade de rios formando grandes bacias hidrográficas, o Brasil tem diversas fontes de energia, como solar, eólica, hidrelétrica, das marés, do etanol, da biomassa, etc. O uso da energia nuclear vem da necessidade de diversificar a matriz energética brasileira – mesmo que o custo da energia nuclear não seja barato. Leia mais sobre a matriz energética brasileira clicando aqui. =)

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Os robôs que vão a lugares que os seres humanos não conseguem ir

Uma nova geração de robôs está sendo criada para ir a lugares onde nós, seres humanos, não conseguimos ir — ou até conseguimos, mas seria muito difícil sobreviver! Vamos conhecê-los?

Uma nova geração de robôs está sendo criada para ir a lugares onde nós, seres humanos, não conseguimos ir — ou até conseguimos, mas seria muito difícil sobreviver! São lugares como as planícies do Ártico, vulcões em atividade, as profundidades do oceano e planetas distantes. Vamos conhecer alguns?

 

Boaty: o drone submarino

O navio de pesquisa da marinha real britânica RRS David Attenborough vai partir em expedição para explorar o Ártico, mas ele não vai sozinho. Junto, uma série de drones autônomos capazes de voar e submergir, vão trabalhar para descobrir os mistérios das regiões polares.

Um dos drones submarinos que poderá estar a bordo é o Boaty McBoatface. Ele foi planejado para mergulhar a uma profundidade de até 6 mil metros, onde a pressão é 600 vezes maior do que ao nível do mar, nessas condições, robôs e drones menos preparados seriam completamente esmagados.

Boaty é equipado com sensores, equipamentos de filmagem, sonares (do inglês Sound Navigation and Ranging ou “Navegação e Determinação da Distância pelo Som”), microfones especiais e outros apetrechos de comunicação projetados para o uso embaixo da água. O seu objetivo é colher dados sobre as mudanças de temperatura no fundo do oceano e seu potencial impacto nas mudanças climáticas.

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O robô submarino ultra resistente foi apelidado de Boaty McBoatface

Imagem: NATIONAL OCEANOGRAPHY CENTRE

 

Um grande desafio para os projetistas do Centro Nacional de Oceanografia do Reino Unido, foi construir uma máquina capaz de viajar longas distâncias sob o gelo sem precisar recarregar sua fonte de energia. Avanços tecnológicos em microprocessamento, alguns resultantes do desenvolvimento de tecnologia de smartphones, ajudaram nos estudos e permitiram reduzir a quantidade de energia que os drones precisam para funcionar.

Projetado para usar uma quantidade muito baixa de energia, o veículo viaja em uma velocidade relativamente baixa, mas que permite cobrir grandes distâncias e executar missões mais longas, onde os veículos anteriores não podiam chegar.

Em sua primeira expedição sob o gelo, no oeste da Antártida, Boaty passou um total de 51 horas submerso, viajando 108 quilômetros. Ele chegou a 944 metros de profundidade. Os sinais de GPS não chegam tão fundo, o que torna a navegação complicada.

Quando isso ocorre, o drone precisa usar a navegação estimada. A partir de um ponto de origem — como o próprio navio RRS David Attenborough — o robô pode estimar a direção e distância percorridas, calculando a velocidade por meio de um sonar.

Para explorar ainda mais longe e profundamente, novas tecnologias de navegação estão sendo desenvolvidas. Um novo sistema chamado Navegação Assistida de Terreno pode mapear o fundo do mar e repassar as informações para o computador do veículo. O objetivo, a longo prazo, é que os robôs sejam capazes de criar seus próprios mapas em tempo real. Isso ajudará, por exemplo, a completar uma missão sob o gelo atravessando o Ártico, um ambiente sobre o qual sabemos muito pouco.

 

Explorando planetas

A superfície de Marte é ainda mais desafiadora que as condições subaquáticas no polo norte. Para as profundezas vulcânicas do “planeta vermelho”, dois aparelhos estão sendo desenvolvidos pela Nasa.

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O robô Lemur, da Nasa, consegue subir e descer penhascos

Imagem: NASA

Chamado de Lemur, uma das supermáquinas tem quatro membros mecânicos capazes de escalar paredes de pedra, graças a centenas de pequenos ganchos em cada um de seus 16 dedos. O Lemur foi levado por engenheiros dos laboratórios de propulsão a jato da Nasa para um campo de teste no Vale da Morte, na Califórnia. Lá, o aparelho usou inteligência artificial para escolher uma rota e subir um penhasco.

Segundo o pesquisador da Nasa, Aaron Parness, as habilidades do robô para subir rochas podem ser usadas para operações de busca e resgate e ajudar equipes de resposta a desastres.

O maior desafio até então, foi encontrar garras que não sofressem desgaste com o atrito na pedra. Entre as opções estavam titânio, aço, fibra de carbono, carbeto e ligas de aço, foram testados agulhas de costura, seringas, ferramentas de corte de metal e até espinhos de cactos. Entretanto, a solução encontrada foram anzóis de pesca — afiados, fortes e duráveis.

 

Calor extremo

O Volcanobot, também da Nasa, é um aparelho de custo relativamente baixo. Ele foi projetado para percorrer fissuras vulcânicas e sobreviver ao calor extremo. O Volcanobot já mapeou os caminhos de erupções antigas no Kilauea, no Havaí, para entender como esse tipo de vulcão funciona no subsolo.

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Rocha vulcânica é um terreno difícil para humanos e robôs

Imagem: GETTY IMAGES

A tarefa de construir máquinas capazes de navegar terrenos hostis e lidar com temperaturas extremas é muito difícil, pois a rocha vulcânica é extremamente afiada e dura. O robô usa um material misturado com fibra de carbono em suas peças, impressas em 3D, para que elas seja mais resistentes à abrasão.

Sua “casca” criada pela equipe de projetistas consegue aguentar até 300°C, mas os aparelhos eletrônicos dentro do robô são muito mais frágeis — tendem a falhar entre 60°C e 80°C. Para isso, novas tecnologias estão sendo estudadas.

 

Combate a incêndio

A área de equipamentos pesados da Mitsubishi, no Japão, desenvolveu robôs automatizados para combater o fogo e sobreviver ao calor extremo. Equipados com GPS e sensores a laser, os “robôs canhão-de-água” conseguem se posicionar no local ideal para combater o incêndio e enviar um drone com a mangueira até a fonte de água.

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Os robôs bombeiros do Japão suportam calor extremo

Imagem: MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES

O robô bombeiro consegue fazer jorrar até 4 mil litros de água por minuto. Seu sistema passou pelo primeiro teste no Instituto Nacional de Pesquisa em Fogo e Desastre de Tóquio. Seus criadores preveem o uso do robô em situações extremamente instáveis, como incêndios petroquímicos.

É com o desenvolvimento da Ciência e Tecnologia que supermáquinas como essas podem ser criadas e nos ajudar com pesquisas, explorações e também salvando vidas. Se nós não podemos chegar em certos lugares, tudo bem ter uma ajudinha extra, né? ;)

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6 mistérios que a física ainda não conseguiu explicar

Cientistas criaram teorias para entender e até tentar explicar alguns mistérios do universo, mas até hoje nada foi comprovado. Será que um dia teremos respostas para eles?

Assim como nós, os físicos, astrofísicos e cientistas estão cheios de perguntas. E, apesar dos avanços nestes campos, há mistérios que ainda são impossíveis de serem explicados. Para tentar entender certos fenômenos, foram estabelecidas teorias que, mesmo não podendo ser observadas ou comprovadas diretamente, são a única explicação para definir alguns enigmas do universo. Conheça a seguir alguns deles.

 

  1. A matéria escura

Cientistas calculam que 84% da matéria presente em nosso universo não emite e sequer absorve luz, a chamada matéria escura. Por não absorver nem emitir radiação, ela não pode ser vista diretamente, nem detectada de maneira indireta.

Eles acreditam na existência dessa matéria graças ao efeito gravitacional que exerce sobre outros elementos e sobre a estrutura do universo. Acredita-se que é composta por partículas massivas que interagem sem força entre elas e, por carecer de luz, os astrofísicos não conseguem detectá-la, apesar de saber que está ali.

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Matéria escura – Fonte: Superinteressante.

 

  1. A energia escura

Cientistas acreditam que há algo que contraria a força gravitacional de atração e, mesmo que a gravidade empurre tudo para o centro do nosso universo, ele continua em expansão.

A gravidade deveria evitar que isso acontecesse, mas na prática é diferente. Para explicar isso, sugere-se que exista uma energia invisível que se contrapõe à força da gravidade — a energia escura. Ela é tida como uma propriedade inerente do próprio espaço. À medida que o espaço se expande, mais espaço é criado e, consequentemente, mais energia escura.

Porém, também não é possível detectar a energia escura e os cientistas não conseguem comprovar sua existência, mas essa é a única explicação que existe até hoje. E mais: embora ninguém saiba como constatar, estima-se que 70% do universo é composto por energia escura!

 

  1. A inflação cósmica

A inflação cósmica é um conjunto de teorias concedida para explicar alguns enigmas que a teoria do Big Bang não podia responder. Diz-se que com a inflação cósmica, houve partes do universo que ficaram mais densas em matéria, e isso explicaria as galáxias e outros fenômenos.

Ao olharmos para o universo, observamos uma esfera que parece se estender por partes iguais em todas as direções. O que torna difícil a explicação de haver uma temperatura uniforme: como duas partes distantes do universo podem ter a mesma temperatura e densidade sem ter estado em contato? A inflação cósmica explica esse fenômeno.

A teoria sugere que essas partes chegaram a formar uma unidade e que, menos de um bilionésimo de segundo depois do Big Bang, o universo se inflou de forma repentina e em grande velocidade, expandido sua matéria a uma velocidade superior à da luz. Durante essa expansão, houve pequenas diferenças de temperaturas, pontos de maior densidade que se materializaram em galáxias e grupos de galáxias. Também foram produzidas as ondas gravitacionais previstas por Albert Einstein.

Apesar deste conhecimento, os físicos não podem atestar o que formou esses conjuntos de estrelas e ondas gravitacionais. Portanto, um fenômeno como a inflação cósmica pode fazer com que seja mais compreensível.

energia escuraA energia escura é uma pressão negativa que empurra o universo a expandir mais rápido. Fonte: Astrofísica para Todos.

  1. O destino do universo

“Para onde vamos?” Essa é uma das perguntas científicas que mais causam curiosidade e outras perguntas até hoje. Acredita-se que isso depende de um fator desconhecido que mede a densidade da matéria e a energia que existe no cosmos.

Considerando que esse fator é maior que a unidade, o universo seria uma esfera. Sem a energia escura mencionada antes, o universo deixaria de se expandir e tenderia a se contrair, provocando o colapso absoluto, num processo inverso ao Big Bang, conhecido também como Big Crunch. Mas, como essa energia existe, os cientistas acreditam que o universo seguirá se expandindo de maneira infinita.

Mas o universo se expandirá para sempre? Considerando-o como uma esfera e caso a energia escura exista de fato, esse universo esférico se expandirá eternamente.

De maneira alternativa, o universo pode ser curvo e aberto, como a superfície de uma sela para montar cavalos. Neste caso, o universo pode caminhar para dois processos — o Big Freeze e Big Rip. No primeiro, a aceleração do universo fará com que ele acabe desfazendo galáxias e estrelas, deixando matéria fria e abandonada. Depois, a aceleração aumentaria de maneira tão grande, que poderia superar a força que mantém os elementos de um átomo em seus devidos lugares, destruindo-o completamente.

Outra alternativa é que o universo pode ter uma estrutura planar, como uma mesa que se expande para todas as direções. Caso a energia escura não exista, neste modelo a aceleração da expansão do universo seria reduzida aos poucos, até parar completamente. Mas se a energia escura existir, tudo terminaria destruído com o Big Rip.

big ripSimulação do Big Rip. Fonte: Theweek.

 

  1. A entropia

Você sabia que alguns cientistas duvidam que o tempo tenha corrido sempre para a frente, mas não conseguem provar o contrário? Isso é explicado por uma propriedade da matéria chamada entropia, que é a quantidade de desordem de um sistema. Neste caso, das partículas do universo.

Basicamente, se o universo se desloca de uma baixa entropia para uma alta entropia, nunca poderemos ver os acontecimentos se reverterem. Esse movimento é irreversível, mas suscita um novo enigma para os cientistas: por que o universo era tão organizado em seu início? Se, como confirmado em outras teorias, havia uma grande quantidade de energia acumulada em um espaço tão reduzido, por que a entropia (a desordem) era tão baixa na origem do cosmos? Ainda não há resposta para isso.

 

  1. Os universos paralelos

Será que o universo em que vivemos é único? Até hoje, nada garante isso. Muitos cientistas defendem a hipótese de que é possível que o que chamamos de universo seja somente um entre outros infinitos espaços.

As leis da física quântica dizem que a configuração das partículas dentro de cada espaço é finita e que esta configuração deve, necessariamente, se repetir, o que implicaria em uma infinidade de universos paralelos. É daí que vem o conceito de multiverso, ou seja, diversos universos paralelos coexistindo sem que um tenha contato com o outro.

universos-paralelosUniversos paralelos. Fonte: Hypescience.

Da matéria escura aos universos paralelos: são tantos questionamentos! Que a ciência esteja sempre em evolução e que possamos presenciar a solução desses mistérios. <3

 

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Antimatéria: história e curiosidades

Assim como o nome sugere, a antimatéria é o inverso da matéria. Mas o que isso quer dizer?

Assim como o nome sugere, a antimatéria é o inverso da matéria. Cada partícula elementar que conhecemos possui uma partícula oposta que apresenta exatamente as mesmas características, exceto a carga elétrica, que é inversa. O pósitron, por exemplo, é a antimatéria do elétron, portanto, possui a mesma massa, mesma rotação, mesmo tamanho, mas carga elétrica de sinal oposto.

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Matéria e antimatéria, constituídas de antipartículas.

Tudo o que se sabe sobre essas antipartículas vem de experiências realizadas em aceleradores de partículas, que apresentam antipartículas como produto. Dentro desses imensos laboratórios, a dificuldade de produzir e analisar a antimatéria está no fato de que, no encontro da matéria com a antimatéria, sempre ocorre aniquilação, ou seja, uma destrói a outra, gerando uma grande quantidade de energia.

 

Descoberta

A história da antimatéria começa em 1928, quando o físico britânico Paul Andrien M. Dirac revisou a equação da equivalência entre massa e energia proposta por Einstein e propôs que as partículas podem ter valores negativos de energia. Ou seja: que um elétron poderia emitir radiação infinitamente, ficando cada vez com energias mais negativas, o que não é aceitável do ponto de vista físico. 

Para consertar esta inconsistência do seu modelo, Dirac argumenta que todos os estados relacionados a energias negativas estão ocupados, assim uma partícula não poderia ir para um estado de energia negativa, isto ficou conhecido como Mar de Dirac. Uma consequência do mar de Dirac é que o consideramos como vácuo não é vazio, existe uma infinidade de partículas nos estados de energia negativa.

Logo, para Dirac, uma antipartícula nada mais é do que um espaço vago no Mar de Dirac, assim um elétron pode perder energia emitindo radiação e indo pro estado quântico vago descrito pelo antielétron. Um observador veria um elétron colidindo com um antielétron, depois da colisão ambos desapareceriam e a energia seria emitida na forma de radiação.

Em 1932,  um ano após a previsão de Dirac, Carl Anderson detectou a presença de elétrons positivos durante um experimento com raios cósmicos. O antielétron detectado foi chamado de pósitron e tem as mesmas características do elétron, mas apresenta carga elétrica de sinal positivo. Em 1955, cientistas criaram o antipróton por meio de um acelerador de partículas. Desde então, os estudos relacionados com antimatéria vêm revelando antipartículas de nêutrons, quarks, léptons etc.

 

Como produzir antimatéria?

A antimatéria existe de maneira natural, porém em pequeníssimas quantidades. É o caso da banana, por exemplo, que emite um pósitron a cada 75 minutos, pois possui em sua composição química um isótopo radioativo de potássio (40K) que sofre decaimento β+, mas como o nosso universo é feito predominantemente de matéria, rapidamente este pósitron encontra um elétron e eles se aniquilam, sobrando somente radiação.

Hoje os cientistas são capazes de produzir antimatéria nos aceleradores de partículas, como o famoso LHC. Nessas máquinas de incrível complexidade, feixes de partículas e/ou antipartículas são lançados em anéis circulares ou retilíneos e são colididos com outros feixes. Essas colisões, quando feitas com energia suficiente, recriam as condições do universo no Big Bang. 

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LHC: o maior acelerador de partículas do mundo.

Ao acelerar átomos a altíssimas velocidades com um acelerador de partículas, elas podem ser colididas com um determinado alvo. As antipartículas resultam dessa colisão e são separadas pela ação de campos magnéticos. Em média, a cada 10.000 colisões de prótons é gerado um antipróton, é isto que torna a produção de antimatéria tão cara.

 

Antimatéria como fonte de energia

Ao pensar nas possíveis aplicações que podem surgir da pesquisa em antimatéria, podemos citá-la como uma fonte de energia compacta.

Já falamos que ao encontrar matéria, a antimatéria é aniquilada. Nesta aniquilação é liberada uma grande quantidade de energia. Quanta energia? Essa reação é o único processo que converte 100% da massa de uma partícula em energia, lembrando da famosa equação de Einstein, E=mc², tem muita energia armazenada na massa das partículas que normalmente não pode ser acessada.

A aniquilação de um grama de antimatéria com um grama de matéria resultaria na liberação de 50 GWh de energia, o suficiente para manter uma lâmpada de 100 W acesa por mais de 57 mil anos!

Essa energia pode ter uma aplicação valiosa para exploração espacial, pois uma boa parte do problema que temos ao lançar um foguete ao espaço é o combustível necessário para sair da atmosfera da Terra. Para isso acontecer ainda é preciso melhorar a eficiência da produção de antimatéria, baratear o processo, desenvolver novas tecnologias de armazenamento e aprender a controlar o uso desta energia, caso contrário teríamos apenas uma bomba poderosíssima! :O

Tensão

110 V ou 220 V? Por que regiões do Brasil têm padrões de tensão diferentes?

Existe uma linha que divide o mundo em duas partes: uma delas usa a tensão de 110 V a 120 V e a outra de 220 V a 240 V.

Existe uma linha que divide o mundo em duas partes: uma delas usa a tensão de 110 V a 120 V e a outra de 220 V a 240 V. No Brasil a situação é ainda mais complicada, pois a tensão varia de um estado para outro, de uma cidade para outra e até mesmo dentro de uma cidade.

Isto acontece porque, quando a instalação da rede elétrica ocorreu no Brasil, lá no início do século 20, as companhias contratadas para o serviço eram estrangeiras e não tinham um padrão a seguir. Assim, a escolha do sistema elétrico como sendo de 110 volts ou de 220 volts, dependeu da empresa que executou a instalação nas diferentes regiões do Brasil.

Na região sudeste, por exemplo, empresas canadenses optaram por estabelecer a voltagem de 110 V, enquanto as primeiras concessionárias de energia que atuaram na região nordeste optaram pela rede elétrica de 220 V. Um dos motivos para a rede de energia elétrica nunca ser padronizada no Brasil é que o custo seria altíssimo.

 

Polêmica histórica

A “guerra das correntes”, ocorrida no fim do século 19, época da introdução dos primeiros sistemas de transmissão de energia, envolve Thomas Edison e Nikola Tesla.

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Thomas Edison e Nikola Tesla

Nessa época, Edison promovia o uso da Corrente Contínua (DC, na sigla em inglês), que trabalhava com 100 V e era impossível de converter em outras tensões até então. Já Tesla afirmava que a Corrente Alternada (AC) era melhor: sua tensão podia ser modificada com facilidade, reduzindo os custos, e poderia transportar energia por grandes distâncias.

Edison, por sua vez, sustentava que a AC era perigosa. E, para demonstrar isto, ele organizou demonstrações nas quais eletrocutou animais com a corrente “rival”. Mas, apesar da guerra de publicidade, Tesla saiu ganhando. Na Feira Mundial de Chicago, o cientista fez passar pelo próprio corpo uma corrente alternada de milhões de volts e saiu ileso.

Tudo indica que Tesla foi ajudado em sua experiência ao usar uma alta frequência e sapatos com sola de borracha. Essa demonstração, somada aos custos menores da corrente alternada e à capacidade de transmissão, marcaram sua vitória e a adoção deste sistema.

Mas as lâmpadas de Edison eram muito populares nos Estados Unidos. E como funcionavam com voltagem de 100 V, elas foram adaptadas à Corrente Alternada de Tesla. Hoje, o sistema AC é usado em linhas de transmissão de energia em grandes distâncias, muito populares em vários países.

Já falamos sobre esta guerra aqui no blog, clique aqui para saber mais.

 

110 V ou 220 V?

Não existe uma diferença técnica entre as duas tensões. O desempenho de aparelhos iguais que trabalham em uma tensão elétrica diferente é exatamente o mesmo. Portanto, a quantidade de energia consumida por um aparelho que funciona a 110 V é igual a de um aparelho de 220 V.

No caso de aparelhos elétricos que transformam energia elétrica em calor, como aquecedores, ferros elétricos e secadores de cabelo, a tensão de 220 V pode garantir um melhor desempenho para instalações elétricas que apresentam as mesmas características.

É por questão de segurança que a maior parte do Brasil utiliza 110 V.  O choque elétrico que resulta de uma tensão de 220 V pode gerar mais danos que um choque de uma tensão de 110 V. Além disso, as grandes distâncias percorridas pela corrente elétrica, desde a usina até o consumidor final, geram uma grande perda de energia, o que justifica uma tensão menor para a maioria dos consumidores.

 

Tomadas

Vale lembrar também que no Brasil, até pouco tempo atrás, não possuímos um padrão de tomadas e plugues. Visto isso, a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) criou a norma NBR14136 que se refere à padronização de tomadas e plugues, de forma que possam garantir maior segurança do usuário no manuseio do equipamento, bem como eliminar o uso de adaptadores para a ligação dos plugues incompatíveis.

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Linha Sobrepor e Móveis & Pedras – WEG Tomadas

 

Você sabia que a WEG também atua nesse ramo? Confira o blog da WEG Tomadas e saiba mais sobre a linha de Tomadas e Interruptores: https://www.weg.net/tomadas/blog/ :)