Categoria: Eletromagnetismo

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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!

Galileo

Galileo Ferraris e o campo magnético girante

Galileo Ferraris foi um físico e engenheiro eletricista italiano, seus estudos contribuíram para a história do motor elétrico.

Galileo Ferraris foi um físico e engenheiro eletricista italiano, seus estudos contribuíram para a história do motor elétrico. Isto porque descobriu de maneira independente o campo magnético girante, um princípio de funcionamento básico do motor de indução. Além disso, foi professor, durante mais de vinte anos, de Física Tecnológica, na escola de engenheiros de Turim, e também fundador da primeira Escola Superior de Eletrotecnia, na Itália, em 1886.

Foi durante a Exposição Internacional de Eletricidade de Turim em 1984, onde foi júri internacional, que examinou uma nova invenção – o transformador (“gerador secundário”). Iniciou seu trabalho de divulgação e investigação teórico-experimental sobre os problemas da aplicação dessa máquina elétrica estática. Tendo percebido a importância que a corrente alternada iria ter devido à utilização do transformador, realizou no seu laboratório um conjunto de experiências que fundamentaram o conceito de campo magnético girante, em 1985.

 

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Campo magnético girante trifásico.

O campo girante é um campo magnético rotativo usado em máquinas elétricas. A maneira mais simples de obter um campo girante é usar um ímã ou eletroimã e fazê-lo rodar por qualquer processo.

Galileo Ferraris preocupou-se com o problema da diferença de fase entre a intensidade de corrente elétrica primária  e secundária. Surgiu, então, um fenômeno que se relacionou com seus estudos sobre Óptica. Como, naquela época a luz era considerada uma vibração do éter, e da combinação de duas vibrações em quadratura de fase resultava uma vibração circular (luz polarizada), Galileo Farraris encontrou a forma de combinar dois campos magnéticos em quadratura de fase para obter um campo magnético girante — campo magnético criado por uma estrutura estática, mas com os pólos rodando no espaço em torno de um eixo, com uma velocidade constante.

Conseguiu realizar o campo magnético girante (elíptico ou circular) com a composição de dois campos magnéticos alternados, criados por bobinas fixas colocadas em quadratura no espaço, sendo cada uma percorrida por uma corrente elétrica alternada. 

Só em 1888 comunicou sua experiência à Academia de Ciências de Turim, onde refere-se às formas laboratoriais de obter duas correntes elétricas alternadas enfasadas entre si, a descrição de dois aparelhos eletromecânicos que mandou construir e as considerações que as experiências efetuadas resultaram em uma nova forma de converter energia elétrica em mecânica.

Seus estudos foram muito importantes para a aplicação em diversas tarefas, como a distribuição de energia em corrente alternada (divulgação do transformador) e transformação imediata dessa forma de energia em energia mecânica (motor do campo girante). Galileo Ferraris deu evolução a eletrotécnica, suas descobertas, fundamentais para a época, continuam contribuindo para a ciência e tecnologia atuais.

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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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RAIOS: curiosidades que te deixarão de cabelo em pé

Curiosidades sobre este temido fenômeno da natureza! :O

Imagine um fenômeno natural produzido por descargas atmosféricas formadas em razão do grande acúmulo de cargas elétricas nas nuvens. Imaginou? Esse fenômeno natural também é conhecido como raio. A intensidade típica de um raio é de 30 mil ampères, para ter uma ideia, isto corresponde a cerca de mil vezes a intensidade de um chuveiro elétrico, mas essa intensidade pode variar de 2 mil a 200 mil ampères! Vamos a mais curiosidades?

Qual o poder destrutivo dos raios?

Frequentemente os raios podem causar explosões de transformadores da rede de energia, além de danos a eletrodomésticos, mesmo que tenham caído a grande distância das residências. Eles também podem provocar a destruição total das residências que tenham sido atingidas. 

Onde o raio costuma cair?

Torres metálicas, chaminés, topos de montanhas, árvores isoladas, casas construídas em campos, edifícios altos, antenas externas e redes elétricas são pontos com maior incidência de queda de raios. Isto, porque o raio procura sempre o caminho de menor “resistência” entre a nuvem e a terra e os pontos altos e pontiagudos favorecem o início da descarga elétrica.

Como o raio chega até nossas casas?

Mesmo que a maior incidência de raios ocorra longe das residências, a corrente dessa descarga produz um campo eletromagnético que se irradia pelo ambiente. Este campo eletromagnético provoca um surto elétrico nas redes de energia e de

telecomunicações, deslocando-se facilmente até as casas. Em menor incidência, os raios podem atingir diretamente casas, prédios e a própria rede elétrica, principalmente situados em pontos altos ou descampados, como nos exemplos do parágrafo anterior.

Qual a duração de um raio?

Um raio dura em média cerca de meio a um terço de segundo, podendo durar até dois segundos. No entanto, cada descarga que compõe o raio dura apenas frações de milésimos de segundos.

Um raio pode cair duas vezes em um mesmo lugar?

Ao contrário do que afirma o ditado popular, um raio pode cair várias vezes em um mesmo lugar. Um exemplo disto é o monumento do Cristo Redentor, ele é atingido anualmente por cerca de seis raios. 

A energia de raio é grande?

Embora a potência de um raio seja grande, o pouco tempo de duração faz com que a energia seja pequena, algo em torno de 300 kWh, equivalente ao consumo mensal de energia de uma casa pequena.

Um raio pode atingir diretamente uma pessoa?

Apesar da chance de uma pessoa ser atingida diretamente por um raio ser muito baixa, em média menor do que 1 para 1 milhão, é possível. Se a pessoa estiver numa área descampada embaixo de uma tempestade forte, a chance pode aumentar em até 1 para mil. Entretanto, ser atingido diretamente por um raio não é o maior causador de mortes e ferimentos, mas sim os efeitos indiretos associados a incidências próximas ou efeitos secundários dos raios, como incêndios, por exemplo.

O que pode acontecer com uma pessoa que foi atingida por um raio?

Pode causar queimaduras e outros danos em todo o corpo. A maioria das mortes é causada por parada cardíaca e respiratória. Parte dos sobreviventes atingidos por um raio sofre por um longo tempo de sequelas psicológicas e orgânicas.

Como saber se o raio caiu perto?

É possível observar a luz produzida pelo raio quase instantaneamente. Já o som (trovão) demora um bom tempo, pois a sua velocidade é menor. Para obter a distância aproximada da queda do raio, em quilômetros, basta contar o tempo (em segundos) entre o momento em que se vê a luz do raio e se escuta o trovão e dividir por três.

Por que o Brasil é o país campeão mundial em incidência de raios?

Estima-se que o Brasil é atingido por 50 milhões de raios por ano e a explicação é geográfica: é o maior país da zona tropical do planeta — área central onde o clima é mais quente e, portanto, mais favorável à formação de tempestades e de raios. A região entre Coari e Manaus é a com maior incidência de raios do Brasil. 

Qual a diferença entre relâmpagos e raios?

Relâmpagos são todas as descargas elétricas geradas por nuvens de tempestades, que se conectam ou não ao solo. Já os raios são somente as descargas que se conectam ao solo.

Existem raios em outros planetas?

Sim! Há evidências de raios observadas em outros quatro planetas do sistema solar: Vênus, Júpiter, Saturno e Urano.

As cidades influenciam a ocorrência de raios?

Pesquisas indicam aumentos da incidência de raios em áreas urbanas. Isso acontece devido ao aumento de temperatura (fenômeno conhecido como ilha de calor) e de poluição nos centros urbanos.

Raios causam aquecimento global?

São duas as possibilidades dos raios influenciarem o processo do aquecimento global: incêndios e mudanças químicas na atmosfera. Em regiões de menor umidade, como a California (EUA) e Canadá, os raios causam incêndios florestais de grandes proporções. Além disso, as descargas elétricas mudam a composição química da atmosfera a seu redor, podendo causar o efeito estufa. 

Agora que você já sabe tudo sobre os raios, compartilhe esse texto com seus amigos! Não esqueça de nos seguir nas redes sociais, assim você sempre estará atualizado sobre nossas dicas e curiosidades sobre Ciência e Tecnologia: www.facebook.com/MuseuWEG / www.instagram.com/MuseuWEG =)

 

Cobre

Condutor elétrico: a importância do cobre nas instalações elétricas

A principal razão para utilizar o cobre em sistemas elétricos é sua excelente condutividade elétrica.

Todo material que permite a passagem da corrente elétrica com grande facilidade — quando está submetido a uma diferença de potencial elétrico — é chamado de condutor. É o caso do cobre, graças às suas propriedades únicas, ele ajuda as instalações elétricas a se tornarem eficientes, duráveis e seguras.

Existem diversos materiais que podem ser utilizados como condutores elétricos. Mas, para se tornar um candidato sério para a posição, o material deve combinar condutividade muito alta com suas características mecânicas. É aí que entra o cobre, a principal razão para utilizá-lo em sistemas elétricos é sua excelente condutividade elétrica.

O cobre apresenta a resistência elétrica mais baixa entre todos os metais não-preciosos. Fios e cabos de cobre são capazes também de reduzir as perdas de energia e contribuir para a baixa de emissão de CO2. O metal possui grande resistência contra a deformação e a corrosão, o que aumenta a vida útil e a segurança dos produtos aplicados nas instalações elétricas.

A quantidade de eletricidade que utilizamos hoje em dia, exige que o cabeamento elétrico de nossos lares se encontre em ótimas condições, para evitar falhas e sobrecargas que possam provocar incêndios e lesões físicas. É por esses e outros motivos que o cobre está presente em dispositivos, como os disjuntores, fusíveis, hastes de aterramento, barramentos, interruptores e tomadas.

 

Características e aplicações

- O cobre é um metal muito utilizado para a construção de condutores elétricos, já que é muito dúctil e maleável.

- A eletricidade que flui por meio dos fios de cobre encontra muito menos resistência que encontraria em fios de alumínio ou aço, por exemplo. Além disso, além da prata, o cobre é melhor condutor elétrico que qualquer outro metal não precioso.

 

cobre-fotoAs peças da WEG também utilizam o cobre, como é o caso das bobinas. Foto: Acervo Museu WEG.

 

- O cobre caracteriza-se por apresentar uma grande capacidade de condução de corrente. Isto quer dizer que um cabo de cobre é menor que um de alumínio, considerando o mesmo índice de resistência. Um exemplo se dá ao comparar um condutor de alumínio e outro de cobre de uma mesma seção; este último tem uma capacidade 28% superior ao do primeiro. Igualmente, as perdas por Efeito Joule são 58% menor em relação ao alumínio.

- Os condutores de cobre garantem a eliminação de prováveis falhas causadas por maus contatos devido ao óxido que se forma no condutor, como o que poderia ocorrer ao alumínio. Além disso, dão maior facilidade no uso de soldas nos terminais e emendas.

- Durante uma instalação ou qualquer tipo de trabalho, os condutores sofrem inevitáveis dobramentos; quanto a isto os condutores de cobre são mais resistentes. É uma grande vantagem para eles já que podem dobrar e passar com mais facilidade pelos condutos sem medo de que se quebrem.

- Outra característica é que os cabos de cobre são menos volumosos, o que faz com que seu transporte e instalação sejam mais fáceis.

- Sua vida útil é muito mais longa que outros tipos de cabos. Por isto, a longo prazo, cabos de cobre são mais econômicos.

- Outra vantagem do cobre é sua alta resistência à corrosão, por isso também é aplicado em instalações subterrâneas e em linhas aéreas em regiões costeiras ou de alta poluição.

E aí? Gostou de saber mais sobre esse material tão importante para a história da WEG? Venha conhecer aplicações práticas! A entrada no Museu é gratuita. =)

 

Solar

O que é e como funciona a energia solar fotovoltaica?

A energia solar fotovoltaica é a tecnologia utilizada para produzir energia elétrica a partir da luz solar. Ela pode ser produzida até mesmo em dias nublados e chuvosos.

Você já parou para pensar que o Sol é o principal responsável pela origem de diversas fontes de energia? Através dele se dá a evaporação, fase inicial do ciclo das águas, que permite a geração de energia através das hidrelétricas, o Sol também permite a circulação atmosférica por todo o mundo, originando os ventos, outra fonte energética.

Já a energia solar fotovoltaica é a tecnologia utilizada para produzir energia elétrica a partir da luz solar. Ela pode ser produzida até mesmo em dias nublados e chuvosos, porém quanto maior for a radiação solar, maior será  a quantidade de eletricidade produzida. A energia provinda do sol é inesgotável, uma excelente fonte de calor e luz e uma das grandes alternativas energéticas para o futuro.

Procurando por fontes de energia em locais remotos e isolados, praticamente sem rede elétrica, o desenvolvimento e investimento em energia solar começou em empresas do setor das telecomunicações. A tecnologia também foi logo utilizada para as missões no espaço

A energia fotovoltaica pode oferecer solução para diversas necessidades: desde ligar uma simples lâmpada de um poste de iluminação, até oferecer uma alternativa de produção de energia para uma casa ou mesmo uma grande usina solar, produzindo energia para milhares de famílias.

 

Como é produzida a energia solar

O processo de conversão da energia solar somente é possível graças ao efeito fotovoltaico, (composto por células normalmente feitas de silício ou outro material semicondutor). Assim, quando a luz solar incide sobre uma dessas células fotovoltaicas, os elétrons do material semicondutor são postos em movimento e geram eletricidade.

O efeito fotovoltaico, muito resumidamente, foi identificado por Edmond Becquerel em 1839, e significa o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, que se deve à absorção da luz!

 

Entendendo a esquemática da energia solar fotovoltaica:

1) Os fótons da energia solar atingem as células fotovoltaicas, fazendo com que alguns dos elétrons que circundam os átomos se desprendam.

2) Estes elétrons livres vão migrar, através da corrente eléctrica, para a parte da célula de silício que está com ausência de elétrons.

3) Durante o dia todo, os elétrons irão fluir em uma direção constantemente, deixando átomos e preenchendo lacunas em átomos diferentes. Este fluxo de elétrons cria uma corrente elétrica, ou seja, a Energia Solar Fotovoltaica.

A potência gerada através dessa esquemática é enviada para o inversor — equipamento que converte a energia para os padrões da rede concessionária (corrente alternada). Depois disso, a energia é injetada na rede elétrica da residência, pronta para ser utilizada pelo consumidor.

 

 

sistema-de-microgeraçãoDiagrama esquemático do sistema fotovoltaico. Fonte: luzsolar.com.br

 

O mercado da energia fotovoltaica

Mais de 100 países já utilizam energia solar fotovoltaica. Os mercados que mais crescem são China, Japão e Estados Unidos, enquanto a Alemanha é o país que mais a produz, a energia provinda do sol é responsável por 6% da sua demanda de eletricidade. A energia solar fotovoltaica é agora, depois de hidráulica e eólica, a terceira mais importante fonte de energia renovável em termos de capacidade instalada a nível mundial.

Entre as vantagens na utilização da energia solar fotovoltaica estão: energia limpa; pode ser instalada em qualquer lugar; sistema silencioso; fonte inesgotável; sistema confiável; baixa manutenção; fácil instalação; é modular, pode ser ampliado conforme necessidade.

A energia fotovoltaica há muito tempo é vista como uma tecnologia de energia limpa e sustentável, que se baseia na fonte renovável de energia mais abundante e amplamente disponível no planeta – O SOL. Se você quer saber mais sobre fontes de energia renováveis, leia nosso artigo sobre a matriz energética no Brasil. :)

 

buraco negro

Buraco negro: Parece que Einstein acertou mais uma vez

A primeira imagem de um buraco negro representa um marco histórico para a astrofísica, mas também serve para confirmar e validar a teoria geral da relatividade do renomado físico Albert Einstein.

Estima-se que os buracos negros sejam fenômenos cósmicos que se originam quando uma estrela entra em colapso. O restante de sua matéria fica limitado a uma pequena região, que logo dá lugar a um imenso campo gravitacional, levantando algumas das questões mais complexas sobre a natureza do espaço e do tempo e, agora, até mesmo sobre nossa existência.

A primeira imagem de um buraco negro representa um marco histórico para a astrofísica, mas também serve para confirmar e validar a teoria geral da relatividade do renomado físico Albert Einstein, agora os buracos negros são reais, não mais uma simulação de cálculos teóricos.

Na imagem, registrada de 05 a 11 de abril de 2018, o buraco negro parece um anel laranja em torno de uma silhueta redonda escura, na qual os astrônomos reconheceram o buraco negro na galáxia batizada de M87, e, para ter ideia da sua dimensão, ele é maior que o tamanho de nosso Sistema Solar inteiro. Ele não se localiza exatamente no centro da galáxia, mas a 22 anos-luz na lateral — o que facilitou o reconhecimento, o buraco negro tem 40 bilhões de quilômetros de diâmetro – cerca de 3 milhões de vezes o tamanho de nosso planeta – e é descrito pelos cientistas como um “monstro”.

 

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Simulação / expectativa /  imagem real (@thelionlaw)

 

Nenhum telescópio, sozinho, seria poderoso o suficiente para visualizar o buraco negro.

Assim, o professor Sheperd Doeleman, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, liderou um projeto para montar uma rede de oito telescópios interligados. Juntos, eles formam o Telescópio Event Horizon e podem ser considerados como uma variedade de pratos do tamanho de um planeta.

Cada um está localizado no alto de uma variedade de locais exóticos, incluindo vulcões no Havaí e no México, montanhas no Arizona e na Sierra Nevada espanhola, no deserto do Atacama no Chile e na Antártida. Uma equipe de 200 cientistas apontou os telescópios em rede em direção à M87 e examinou seu coração durante um período de 10 dias.

A primeira imagem de um buraco negro coincide com os simulações baseadas nas equações de Einstein, que previam um anel brilhante no entorno de uma forma escura. Nessa simulação, a luz seria produzida por partículas de gás e poeira aceleradas em alta velocidade e destruídas pouco antes de desaparecer no buraco. A área escura seria a sombra que o buraco lança nesse turbilhão.

Esta imagem permitirá novos estudos, ninguém ainda sabe como o anel luminoso é realmente criado, e muito menos o que acontece quando um objeto entra no buraco negro. Cientistas acreditam que existam explicações mais complexas para a gravidade ainda não descobertas, nem mesmo por Einstein, e é no buraco negro que, provavelmente, essas limitações devem ser expostas.

Outra curiosidade é que a luz é mais brilhante do que todas as bilhões de outras estrelas da galáxia combinadas – e é por isso que ela pode ser vista da Terra. A borda do círculo visto na imagem é o ponto no qual o gás entra no buraco negro, do qual nem mesmo a luz pode escapar. É o ponto em que todas as leis da física são quebradas.


Fontes:

BBC | El Pais

Matrizes

Quais as matrizes energéticas mais utilizadas no Brasil?

Uma matriz energética é o conjunto de todos os tipos de energia que um país, estado, ou até mesmo o…

Uma matriz energética é o conjunto de todos os tipos de energia que um país, estado, ou até mesmo o mundo, produz e consome. Algumas pessoas podem confundir a matriz energética com a matriz elétrica, mas não é difícil diferenciar: enquanto a energética representa o conjunto de fontes de energia disponíveis para movimentar carros, acender o fogo do fogão e gerar eletricidade, a matriz elétrica é formada apenas pelo conjunto de fontes disponíveis para gerar energia elétrica. Ou seja: a matriz elétrica é parte da matriz energética.

Matriz energética no Brasil

Ao contrário da tendência mundial de uso de fontes não renováveis de energia (aquelas que se esgotam com o tempo), a matriz energética no Brasil é uma das mais renováveis do mundo industrializado, ou seja, nosso país possui boa parte — cerca de 43% — de fontes energéticas que se renovam na natureza em um curto espaço de tempo, como a hidráulica, eólica, biomassa e solar.
Essa característica de nossa matriz é muito importante. As fontes não renováveis de energia são as maiores responsáveis pela emissão de gases de efeito estufa e, como consumimos mais energia de fontes renováveis que em outros países, emitimos menos gases de efeito estufa por habitante que a maioria dos outros países. Você pode entender melhor este assunto em Energia e Aquecimento Global.
Mas ainda podemos melhorar muito: o grande desafio é diminuir nos próximos anos o uso de fontes poluidoras como, por exemplo, petróleo (do qual somos dependentes) e carvão mineral.

 

A Matriz energética do Brasil (dados de 2017)

36,2% – Petróleo e derivados
Principal fonte de energia para motores de veículos. Além de não ser renovável é altamente poluente.

17,4% – Biomassa (bagaço de cana, lenha, lixívia)
Biocombustíveis como, por exemplo, o etanol.

12,9% – Gás Natural
Uso principalmente em automóveis e residências.

11,9% – Hidráulica e eletricidade
Maior fonte de produção de energia elétrica no Brasil. Dado inclui a energia hidráulica produzida e importada pelo Brasil.

9,5% – Lenha e carvão vegetal
Usada, principalmente, por pequenas empresas e residências.

5,6% – Carvão Mineral e derivados
Usada principalmente em termelétricas. Dado inclui gás de coqueria.

5,8% – Eólica
Energia limpa e renovável gerada pelo vento. O Brasil tem grande potencial e sua produção está aumentando a cada ano.

2,2% – Gás industrial
Gás utilizado por indústrias, comércio, condomínios etc.

1,4% – Nuclear
Energia limpa produzida nas usinas de Angra 1 e Angra 2 no estado do Rio de Janeiro. Uso de urânio (U308) e derivados.

0,1% – Outras
Entre outras fontes podemos destacar a solar.

Fonte : Ministérios da Minas e Energia do Brasil (Resenha Energética 2018).

 

Curiosidades

– Na década de 1940, cerca de 80% da energia gerada no Brasil era proveniente da queima de lenha.

– Na matriz energética mundial, apenas 13,8% (dados de 2017) é composta por fontes renováveis.

– O uso das usinas hidrelétricas para obtenção de energia representa 75% da geração elétrica no Brasil, que conta com 140 usinas operando na geração de energia.

– O etanol, derivado da cana-de-açúcar, alcançou, no ano de 2015, a marca de 37 bilhões de litros produzidos. O uso desse biocombustível como alternativa ao uso da gasolina (produzida por meio da queima de combustíveis fósseis) evitou que o país emitisse, nos últimos 30 anos, cerca de 800 milhões de toneladas de gás carbônico à atmosfera.

– No que tange à produção de energia eólica em comparação aos países da América Latina e ao Caribe, o Brasil é o que possui maior capacidade de produção de energia por meio dos ventos (dados do Atlas Eólico Nacional).

Porém nossa matriz energética também possui algumas desvantagens como, por exemplo, depender de combustíveis fósseis para geração de energia, e a energia hidráulica, responsável pela maior produção no país, causar grandes impactos socioambientais. Temos um grande caminho pela frente!
Gostou do assunto? Que tal visitar o Museu WEG e conhecer mais sobre nossa matriz energética? Vem pra cá, a entrada é gratuita. ;)

360

Aceleradores de partículas são laboratórios gigantes. Por fora, parecem grandes túneis, que podem ser retos ou em forma de anel e ter vários quilômetros de extensão. Dentro deles, as partículas que compõem os átomos – como prótons e elétrons – são aceleradas a velocidades próximas à da luz para que elas possam bombardear núcleos atômicos estáveis. Se você quer saber um pouco mais, leia o artigo que escrevemos sobre os aceleradores de partículas e o que eles fazem. Mas depois volta pra cá, ok?

No ano de 2008, o mundo inteiro voltou a sua atenção para o maior acelerador de partículas do mundo, o LHC. O gigante de 27 km de circunferência e 8,6 km de diâmetro tenta usar a tecnologia para recriar um ambiente semelhante ao do início do Universo. Com ele, a ciência já detectou o bóson de Higs – a partícula sub-atômica que confere massa a quarks e elétrons (sem ele, não seriam formados os átomos, e o Universo seria só um monte de partículas flutuando por aí).

É bem difícil imaginar a dimensão e a importância disso tudo. A boa notícia é que o canal britânico de televisão BCC produziu um vídeo em 360 graus dentro do acelerador e você pode dar uma voltinha em um dos lugares mais importantes para a ciência moderna!

O vídeo de cerca de três minutos explica algumas características do acelerador, em inglês, mas mesmo para quem não entende a língua, o passeio pelas instalações é bem simples: basta clicar no vídeo e utilizar o mouse para arrastar e virar para o lado que desejar. Você também pode usar as setas para girar a câmera. Aproveite o passeio!

Se assim como nós, você também fica fascinado com essas estruturas, vai adorar conhecer histórias e saber como é trabalhar dentro de um acelerador. Isto, porque já entrevistamos brasileiros que trabalham em aceleradores de partículas pelo mundo, vem ler:

 

 – Conheça o jaraguaense que trabalha com aceleradores de partículas na Suécia.

- O brasileiro que está há 17 anos trabalhando com aceleradores na Suíça.

Equa+º+Áes

Dez equações que mudaram o mundo

Confira quais são as dez equações que mudaram o mundo.

Enquanto alguns fogem delas nas aulas de exatas, outros são fascinados! Desde a antiguidade as equações e teoremas matemáticos vêm causando um grande impacto para a criação do mundo atual, seja por sua importância na ciência, tecnologia e até na filosofia. O fato é que elas podem ser revolucionárias. Veja a seguir dez equações que mudaram o mundo:

 1. Teorema de Pitágoras

Século 6 a.C.

Pitágoras (570 a.C.-495 a.C.)

Um dos teoremas mais conhecidos. Se você não lembra, vamos facilitar:

 

 “Em qualquer triângulo retângulo, o quadrado do comprimento da hipotenusa é igual à soma dos quadrados dos comprimentos dos catetos.”

ou ainda

“A hipotenusa ao quadrado é igual a soma dos catetos ao quadrado.”

 Lembrou? Praticamente tudo na engenharia civil passa pelo teorema de Pitágoras, que ajuda a fazer cálculos para triângulos e quaisquer outros polígonos. Grandes edifícios da Antiguidade foram construídos seguindo a equação, mesmo antes de Pitágoras escrevê-la – o mérito do matemático grego foi dar a ela uma formulação simples.

 

2. Números amigáveis

Século 9

Thābit ibn Qurra (826-901)

Qurra, nascido no Iraque, foi um dos expoentes da era de ouro do Islã. Entre seus feitos, ajudou a estabelecer conceitos importantes da álgebra, incluindo a noção de números amigáveis – são pares de números em que um deles é a soma dos divisores do outro. Sua equação foi usada, por exemplo, para cálculos de eclipses solares.

 

3. Logaritmos

1620

John Napier (1550-1617)

logaritimos

Antes do desenvolvimento do computador, o cálculo com os logaritmos era a maneira de se multiplicar grandes números.  Graças a Napier, matemático britânico, hoje é possível consultar tabelas para acelerar em muito os cálculos de matemáticos, astrônomos, engenheiros e físicos. Os logaritmos também estão na base da linguagem de programação dos computadores.

 

4. Função derivada do cálculo

1668

Isaac Newton (1643-1727)

Importantíssima, essa equação fundamenta todas as teorias que explicam como os seres vivos e os objetos se movem. Mede a taxa em que uma quantidade qualquer muda de acordo com o tempo. Está presente na ciência da computação, engenharia, economia e medicina.

A segunda lei de Newton, de 1686,  mostra que a força resultante que atua sobre um corpo é resultado da multiplicação da massa do corpo por sua aceleração. Ela ajuda a calcular a força necessária para mover determinada quantidade de massa – seja ela um carro ou um foguete.

 

 5. Lei da Gravitação Universal

1687

Isaac Newton (1643-1727)

Você lembra da história da maçã que caiu na cabeça de Isaac Newton enquanto ele admirava a lua no céu? Isso aconteceu em 1687. Também do gênio inglês, a Lei da Gravidade ou da Gravitação Universal nos fez entender não só por que as coisas caem no chão mas também como, por exemplo, um satélite artificial pode ser mantido no espaço.

 

6. Equação de onda

1746

Jean le Rond d’Alembert (1717-1783)

Uma série de descobertas e teorias sobre o comportamento das ondas culminou nesta equação do matemático francês, que descreve como o formato da corda se altera ao longo do tempo. A fórmula teve implicações importantes na teoria musical, mas é usada até para estudar terremotos.

 

7. Segunda lei da termodinâmica

1850

Ludwig Boltzmann (1844-1906)

Essa lei é um princípio de evolução porque determina em qual direção as possíveis transformações energéticas do mundo podem ser realizadas. Em uma época de grandes descobertas, o austríaco Boltzmann conseguiu explicar como os átomos interagem de forma a alterar o comportamento de grandes objetos. Sem a lei, seria quase impossível realizar a Revolução Industrial – que permitiu desenvolver motores a combustão e aparelhos refrigeradores.

8. Equação Maxwell-Faraday

1873

Michael Faraday (1791-1867) e James Clerk Maxwell (1831-1879)

Primeiro veio o inglês Faraday, que descobriu que eletricidade e magnetismo são forças relacionadas. Depois, o escocês Maxwell usou o trabalho de Faraday para desenvolver as bases do eletromagnetismo. As baterias de automóveis, as turbinas eólicas e as usinas hidrelétricas precisam dessa teoria, que é composta de quatro equações:

  • - Equação de Maxwell-Gauss
  • - Equação de Maxwell-Thomson
  • - Equação de Maxwell-Faraday
  • - Equação de Maxwell-Ampère

 

As quatro equações de Maxwell unificaram a eletricidade, o magnetismo e a óptica. Em linguagem matemática, representam os fenômenos básicos do eletromagnetismo.

Expressa a relação indissociável entre carga e campo: carga elétrica necessariamente gera campo elétrico, faz parte da sua natureza.

Indica a não existência de monopolos magnéticos na natureza. Há pesquisas em busca do monopolo magnético, mas até hoje nunca foi observado.

Traduz a geração de campo elétrico por um campo magnético variável no tempo. Este fenômeno é verificado pelo surgimento de uma corrente elétrica em um circuito, quando este é transpassado por um ímã.

Expressa a geração de campo magnético por uma corrente elétrica ou um campo elétrico que varia no tempo, fenômeno verificado pela mudança de orientação de agulhas magnéticas quando próximas de uma corrente elétrica.

 

Você encontra as equações de Maxwell expostas no Museu WEG.

Você encontra as equações de Maxwell expostas no Museu WEG.

 9. Equivalência entre massa e energia

1905

Albert Einstein (1879-1955)

relatividadeA Teoria da Relatividade de Einstein continua a revolucionar nossa vida até hoje, mostrando que a matéria pode ser convertida em energia e vice-versa. É que Einstein provou que massa é uma quantidade absurdamente condensada de energia. Isso mudou a ciência para sempre, ajudou no entendimento de buracos negros e outros fenômenos da astronomia e propiciou o surgimento da energia nuclear, inclusive da bomba atômica.

 

10. Teoria da informação

1949

Claude Shannon (1916-2001) e Warren Weaver (1894-1978)

 

As equações desta dupla americana têm muitas aplicações práticas , elas estabelecem os padrões de armazenamento e transmissão de informações. A fórmula é essencial na compressão de dados em formatos populares, do mp3 ao jpeg, e também no funcionamento das redes sociais.

 

Agora que você chegou até aqui, concorda que essas equações realmente revolucionaram nossa vida? Existem diversas outras equações importantíssimas, qual será a próxima? =)