LEDs versus Lâmpadas Convencionais Viabilizando a troca

Francis Bergmann Bley

francis@bley.com.br

Pós-graduação em Iluminação e Design de Interiores

O artigo em questão segundo Francis Bergmann Bley tem como principal objetivo dar subsídios para conscientização das pessoas em relação a importância e a viabilidade do uso de Leds para iluminação. Através de um questionário que mostrava a demanda das pessoas por este conhecimento foi realizado comparações entre Leds e outras lâmpadas convencionais, alem de características exclusivas dos Leds. Tudo isso partindo de pesquisas qualitativas, principalmente a relação de gasto em usos comerciais e residenciais, onde se gasta uma maior quantidade de energia elétrica. Led é a sigla de Light Emmiting Diode, significa  iodo emissor de luz. São componentes eletrônicos que emitem luz através de eletroluminescência, transformando energia elétrica em radiação visível (luz).

Índice de Reprodução de Cores (IRC) é utilizado para mensurar a qualidade de reprodução de cores de um objeto sob a incidência de uma fonte de luz artificial, comparada a um estudo em um dia claro de verão por volta do meio-dia.

Cada tipo de lâmpada possui IRC específico e os LEDs atingem um IRC próximo ao ideal, já sendo considerado muito bom.

                        

Percebe-se através da figura acima que o LED é muito mais eficiente que as incandescentes, halógenas e algumas fluorescentes. Os LEDs não emitem IR nem UV que são prejudiciais ao ser humano, no facho luminoso, garantindo assim a qualidade dos objetos iluminados e não contribuindo com a elevação da temperatura ambiente.

Este estudo foi realizado visando conscientizar as pessoas quanto a importância da utilização das lâmpadas de Led porque há muitas vantagens em relação a durabilidade, eficiência energética e baixo impacto ambiental. Além disso a diminuição da produção de resíduos é fundamental para a prevenção do meio ambiente. Por isso, o Led contribui com essa diminuição do impacto ambiental por se tratar de uma fonte de luz livre de elementos tóxicos em sua composição, não precisando de tratamento especial em seu descarte, diferente das outras lâmpadas como as fluorescentes que possuem elementos tóxicos como o mercúrio. São mais resistentes a impactos e vibrações que os outros. Segundo a (IEA) International Energy Agency  a iluminação representa 19% dos gastos mundiais com energia elétrica. Contudo no Brasil chega a 24%.

Por meio do estudo é possível perceber a viabilidade da substituição das lâmpadas comuns pelas Leds, com destaque nas aplicações comerciais onde o uso é mais intenso. Posteriormente, novas pesquisas serão feitas para o melhoramento de alguns aspectos desta tecnologia. A iluminação é uma das principais áreas onde se deve buscar a diminuição do consumo de energia. Por isso Led é fundamental visto uma eficiência energética muito boa.

Exemplo de luminária de Led.

 

Em suma através das informações contidas nesse artigo é possível conscientizar os usuários e os profissionais contanto que o governo ajude com subsídios.

Bibliografia: http://www.ipog.edu.br/uploads/arquivos/9892c8941ef4a84c8c47d8a8ccdfda57.pdf

Energia Hidráulica

No artigo sobre Rodas e Bombas D’Água (1), do Grupo Brainstorm, o autor discute e prova um jeito de economizar energia. Como o próprio ele cita este jeito não é novo, já foi utilizado na Roma Antiga, porém foi esquecido. É caracterizado por transformar a rotação da roda em energia, com ajuda de uma bomba.
Em seu trabalho, o autor explica conceitos como transformação de trabalho em energia, energias: mecânica, potencial e cinética e movimento circular uniforme (é todo movimento que apresenta trajetória circular de intensidade de velocidade constante e diferente de zero, aceleração centrípeta não nula, pois a velocidade varia em direção e sentido). O criador da roda de água pensou exatamente nesses conceitos para desenvolver este aparelho. A explicação é que a roda de água é um instrumento circular montado sobre um eixo, contendo na sua superfície “caixinhas” ou pás, de modo que possam aproveitar a energia hidráulica (ou atuar como propulsor em navios, neste caso o roda d’agua transforma energia em trabalho).

Existem vários modelos de rodas d’água, o autor não específica uma, mas ela sendo conduzida por um canal ou derramamento de água na parte alta da roda, enchendo as pás, à medida que as pás da parte alta da roda se enchem, consequentemente, um dos lados da roda fica mais pesado e faz a roda girar, quando isso acontece à roda retira a energia potencial da água, que se aproveita do deslocamento dela de um ponto mais alto para um ponto mais baixo.
As rodas também podem possuir pás que ficam em contato direto com uma corrente de água (corredeira de um rio, ou de canal). Essas extraem principalmente a energia cinética, uma vez que aproveita a velocidade da água para “se deslocar”.

Sabendo os principais conceitos da energia hidráulica proporcionada por este dispositivo basta entender como se transforma o trabalho em energia, e o autor do artigo (1) faz referência à utilização de uma bomba para bombear a água para um reservatório para que ela possa ser usada de novo (não completando o raciocínio de achar uma forma de energia limpa), mas o artigo “Desenvolvimento de um gerador para roda d’água” da autoria de Vínícius Zacarias Rizzo (que ganhou um prêmio por este artigo e pelo projeto depois desenvolvido) completa esse raciocínio, Vínícius diz respeito ao uso de um gerador para então transformar o trabalho da roda em energia. A combinação desses artigos (1 e 2) e a previa leitura do projeto (2) foi possível concluir que utilizar a energia hidráulica é uma forma de conseguir energia limpa e de certo modo preservar o meio ambiente.

Bibliografia:
1. http://groupbrainstorm.wordpress.com/ante-projeto/
2. http://www.tryengineering.org/lang/portuguese/lessons/watermills_por.pdf
3. http://portal.fei.edu.br/Download%20de%20Pesquisas/GeradorParaRodaDagua.pdf

A Questão do Mercúrio em Lâmpadas Fluorescentes

A Questão do Mercúrio em Lâmpadas Fluorescentes 

(Artigo realizado por Walter Alves Durão Júnior e Cláudia Carvalhinho Windmöller)

A Questão do Mercúrio em Lâmpadas Fluorescentes

O mercúrio pode acumular com certa facilidade nos organismos vivos ao longo da cadeia alimentar, processo conhecido como biomagnificação. Não é conhecida

nenhuma função que seja considerada essencial para o organismo humano que provenha do mercúrio. O acúmulo de mercúrio em peixes de águas contaminadas podem resultar em risco para o homem e para os animais que se alimentam dele.

Derrames de mercúrio no ambiente podem ocorrer por processos naturais ou antrópicos (causados pelo homem). 

Processos Naturais:

- Gaseificação da crosta terrestre;

- Emissões vulcânicas e evaporação natural de corpos d'água

Processos Antrópicos:

- Mineração de ouro e prata;

- Produção a partir do cinábrio que é a queima de combustíveis fósseis, fabricação de cimento etc.

Lâmpadas de Mercúrio

O autor diferencia elas em em dois grupos:

a) Lâmpadas que contem mercúrio que são as lâmpadas fluorescentes (tubulares e compactas)e lâmpadas de descarga (mista, vapor de mercúrio, vapor de sódio e vapor metálico);

 b) e ainda as lâmpadas que não contêm mercúrio (lâmpadas incandescentes e halogenadas/dicróicas).

Dentre as Lâmpadas que não contêm mercúrio, destacam-se as lâmpadas incandescentes. Elas são

compostas de uma ampola de vidro bastante fino preenchido com um gás inerte, em geral o argônio, e um fino filamento constituído de tungstênio e dentre as lâmpadas que contêm destacam-se as lâmpadas

fluorescentes como grandes poluidoras.

Segundo o autor, existem vantagens das lâmpadas que contêm mercúrio sobre as que não contêm. 

- Eficiência Luminosa de 3 a 6 vezes superior;

- Vida útil de 4 a 15 vezes mais longa

- 80% de redução no consumo de energia, assim gerando menos resíduos.

O autor ainda diz que lâmpadas fluorescentes, podem representar uma significativa economia doméstica, comercial e industrial. 

O que fazer com lâmpadas queimadas?

Os autores lembram que o descarte inadequada de UMA lâmpada pode causar danos irrelevantes para nosso ambiente porém lembra que no Brasil ocorre o descarte de cerca de 100 milhões de lâmpadas por ano. O custo da reciclagem e a descontaminação para o gerador de resíduo são de preços ainda muito elevados. No nosso país, uma tradicional empresa responsável pela descontaminação cobra em torno de R$0,60 a R$0,70 por lâmpada, nesse preço deve-se acrescentar ainda os custos de frete que variam de acordo com a distância e volume, mas o transporte pode elevar SIGNIFICATIVAMENTE o preço do serviço, desmotivando ambas as indústrias (recicladora e a geradora do resíduo). 

Resíduos Perigosos

Pelas normas brasileiras (ABNT), um resíduo será "perigoso" quando este ultrapassar os seguintes parâmetros:

- Limite máximo de mercúrio em teste de lixiviação de 0,1 mg L–1.

- Limite máximo de mercúrio no resíduo total de 100 mg kg–1.

Assim o chumbo da lâmpada excede o limite máximo permitido, fazendo dele um resíduo perigoso. Não só ele como também o pó de fósforo é considerado um resíduo perigoso.

O autor do artigo lembra que o Projeto de Política Estadual para Resíduos Sólidos da Secretaria

do Meio Ambiente do Estado de São Paulo determina que fabricantes sejam responsáveis pela destinação de seus resíduos, mesmo após o consumo. Em relação às lâmpadas fluorescentes, o projeto de nº 301/97 dispõe sobre seu descarte e destinação final, determinando que os revendedores exijam dos consumidores, no ato de compra de lâmpadas novas, lâmpadas usadas. Estas seriam, então, recolhidas periodicamente pelos fabricantes.

Resumo: O artigo conta um pouco sobre a associação do mercúrio com a lâmpada, mostrando ao leitor os vários tipos de lâmpadas, indicando suas características, também mostrando seus prós e contras. O autor do artigo mostra que as lâmpadas jogadas fora de forma inapropriada pode causar sérios danos ao seres vivos e a natureza. Por fim, é mostrado um informativo com regras da ABNT mostrando quando um resíduo poderá ser considerado perigoso e que os fabricantes são responsáveis pelo seu descarte.


Bibliografia:
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc28/04-QS-4006.pdf

LED é sinônimo de energia?

 No artigo “Usando um LED como fonte de energia”, da autoria de Esdras Garcia Alves e Andreza Fortini da Silva, do Colégio Santo Agostinho e da Escola Municipal Francisco Borges da Foncesa respectivamente, ambas de Belo Horizonte, MG, Brasil. Os autores, de forma a tornar o artigo um texto de fácil entendimento, começam falando que o Sol é muito importante para a vida no planeta terra, pois é a principal fonte de energia, liberada através da fundição de átomos de hidrogênio (H) com átomos de hélio (He), que é irradiada na forma de luz e calor por todo o seu entorno. Explicam que com a preocupação formada em relação ao grande consumo de energia e a degradação do planeta, fontes alternativas como o Sol se tornaram muito usadas em vários aspectos da vida cotidiana transformando a energia solar em energia elétrica. As células responsáveis por essa transformação são as fotovoltaicas, constituídas por materiais semicondutores de alto custo, o que limita o uso em larga escala.

 A seguir os autores sugerem que o professor, no caso o leitor, ligue um relógio digital por meio de uma célula fotovoltaica de baixo custo (um LED), para poder observar na prática a transformação da energia solar em energia elétrica.

 Dando continuidade os autores indicam a grande importância dos materiais semicondutores na indústria eletrônica, por conta da possibilidade de alteração de suas características elétricas de forma mais “simples”.    Não são totalmente isolantes, nem bons condutores, portanto podem ser alterados se adicionados átomos diferentes a estes materiais, o que os autores passam a explicam dando o exemplo do silício (Si/semicondutor) com o fósforo (P/átomo diferente) e depois com o gálio (Ga). A partir dessas junções é possível a formação de um novo material com excesso de elétrons (semi condutor tipo n) ou com falta de elétrons (semi condutor tipo p) respectivamente. Assim os autores podem dizer que uma célula fotovoltaica é a junção do tipo n com o p.

 Em seguida, os autores explicam, que quando a luz, por ser constituída por fótons com energia (E=hv, sendo h a constante de Planck e v a frequência da luz), incide sobre a junção de np, eles penetram no material e podem ser absorvidos pela banda de valência. Se a energia do fóton for da mesma ordem de grandeza da diferença de energia das bandas, o elétron terá a possibilidade de alcançar a banda de condução, estando livre para se mover. Em razão da presença de átomos dopantes, os elétrons localizados na banda de condução se moveram para a região n e os buracos da banda de valência, para a região p. Se um fio conectar as duas regiões, haverá uma corrente que se movera da região com maior concentração de elétrons, para a região de menor concentração (ddp). Para entender melhor os processos da figura 2 e 3, os autores comparam com o que ocorre na pilha, deixando o texto mais claro e de fácil entendimento.

 Posteriormente, os autores desenvolvem e explicam a utilização do LED usado como célula solar, por ser muito mais acessível em termos de mercado e custo, citam que os melhores resultados foram obtidos com o LED tipo 10 mm vermelho, com encapsulamento transparente. O LED possui uma junção pn, estando o lado n preso a um contato metálico, que também assume a função de um espelho refletor para direcionar a luz. Já no lado p há apenas um fio estabelecendo o contato elétrico entre o semicondutor e o outro terminal do LED, de modo a deixar exposta a maior parte do semicondutor. A luz sai de onde houve uma combinação de elétron e buraco, a energia liberada por um elétron que venha da banda de condução para ocupar o buraco da banda de valência, é liberada em forma de fóton, correspondendo ao valor de Eg.

Logo depois, os autores propõem a utilização do LED como um receptor de luz, apesar de o mesmo ser fabricado com o propósito de emitir luz. Entretanto, assim como a emissão de luz, a recepção é bem acentuada em torno de uma faixa de frequências, cuja energia esteja em torno de Eg. Fótons com energia muito distinta de Eg não são propriamente absorvidos. Os autores exemplificam com um LED emissor de luz verde, que será um bom receptor de luz verde, mas mal receptor de luzes de outros espectros. Dessa forma, os autores sugerem a utilização, nos experimentos, de fontes de luz como o Sol ou uma lâmpada incandescente, pois esses emissores possuem todas as frequências de luz.

 O experimento proposto pelos autores, é a utilização do LED como receptor de fótons, para alimentar um rádio relógio. Para verificar a produção de tensão elétrica do LED, basta liga-lo a um voltímetro e iluminar o LED com uma fonte de energia intensa. O semicondutor do LED, por não passar de 1 mm², a corrente gerada não passará de alguns microampères, logo é necessária uma carga compatível, por esse motivo é sugerido o rádio relógio. Em seguida, os autores explicitam passo a passo, a montagem do experimento, desde a retirada da bateria solar do relógio, a ligada dos terminais do LED aos fios do relógio e a iluminação do LED.
 No ultimo paragrafo, os autores explicam o motivo de terem elaborado o artigo em questão. Muitos livros didáticos citam o uso das células fotovoltaicas, porém não fornecem detalhes sobre seu funcionamento ou sugestões para a prática do professor.
 Em suma, os autores explicam de forma clara e direta, o funcionamento dos LED tanto como emissores e receptores de luz. E ilustram a praticidade do uso destes como receptores, em um experimento usando-os como alimentação para um rádio relógio.

Bibliografia: http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol9/Num1/led.pdf

EXPERIMENTO DE COULOMB

Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=w-24eIwtSbk

Quando um conjunto é movido circularmente de um ângulo Ө, o fio faz um aumento restaurador proporcional a este ângulo t = -kӨ. O valor de k é próprio do fio onde o conjunto está suspenso, e, numa semelhança com as molas, faz o papel da constante elástica.

Assim, conhecendo-se o valor da constante k e medindo-se o ângulo de giro, é possível determinar o aumento de “t” a que este fio está submetido.

Se uma esfera fixa é eletrizada e coordenada próxima a uma das esferas suspensas, também eletrizada, ela provocará uma força elétrica entre elas e produzirá um aumento sobre o conjunto de esferas suspensas, que vai girar até ocorrer o equilíbrio dos torques.

Por se tratar de um sistema extremamente sensível, Coulomb pôde medir forças pequenas e determinar a dependência entre a força elétrica e a distância entre as cargas.

Bibliografia: 

http://www.alunosonline.com.br/fisica/o-experimento-coulomb.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Charles_Augustin_de_Coulomb

Usinas Hidrelétricas

Usinas Hidrelétricas

Kevin Bonsor

As usinas hidrelétricas estão muito presentes no nosso dia-dia, mas a maioria das pessoas não tem ideia de como ocorre o funcionamento delas ou do que elas nos proporcionam. Na época da 2ª guerra mundial, a energia produzida chegou a ser usada até para o funcionamento de transportes elétricos no Brasil, conhecido como “bonde”, que é um entre vários modos que as usinas compartilham sua energia. E segundo Kevin Bonsor como em qualquer atividade econômica, as hidrelétricas também causam impactos negativos ao ambiente, e MUITOS.

Como funcionam as usinas hidrelétricas?

A água que vai se transformar em energia é armazenada na represa ou barreira, liberada, a água cai por conta da interação gravitacional e devido a sua altura na queda a energia que antes era potencial se torna cinética. O movimento da água atinge às turbinas que tem a função de transformar energia hídrica do fluxo da água em energia mecânica. Existem diversos tipos de turbinas, mas a mais comum e mais utilizada é a “francis”(representada na imagem) que possui varias laminas e um disco que assim que atingidas pela água, giram acionando os geradores.

O gerador elétrico possui uma série de imãs que produzem a corrente elétrica,  ele é capaz de converter outras modalidades de energia em energia elétrica, sua função é aumentar a energia potencial elétrica da carga que o atravessa a custa de sua energia mecânica, química.. Passando enfim ao fluxo de saída que conduz a água até a jusante do rio, e as linhas de transmissão distribuem a energia gerada.

Quais são os impactos que as usinas causam?

Primeiramente os impactos causados são na construção da hidrelétrica, para o funcionamento da usina é necessário um reservatório, e na maioria das vezes a construção afeta a flora e a fauna local, além do corte das árvores (já expulsando e acabando com o lar de varias espécies) a flora acaba atrapalhando o funcionamento das turbinas, e como consequência à limpeza (destruição) da própria.

Muitas espécies animais fogem de seu habitat natural durante a inundação, por exemplo: na construção da hidrelétrica de Tucuruí, onde houve a fuga em massa de macacos, aves, entre outras espécies, a estimativa é que apenas 1% das espécies sobreviveram. E em outros casos, mesmo com o recolhimento dos animais para outras áreas muitas vezes algumas espécies correm o risco de não se adaptarem ao novo habitat. Além das espécies aquáticas que sofrem um impacto ainda maior.

Todas as hidroelétricas funcionam assim?

Não, existe outro tipo de usina chamada “hidrelétrica de armazenamento e bombeado” na usina convencional a água do reservatório passa pela usina, sai e volta para o rio. Já essa apresenta dois reservatórios:

reservatório superior: que passa pela usina pra criar a eletricidade

reservatório inferior: a água que sai da usina invés de voltar ao rio vai para esse reservatório. E utilizando uma turbina reversível a usina bombeia a agua de volta para o reservatório superior.

Usina hidrelétrica de armazenamento bombeado no Dniester rio, Perto Dubasari,Moldávia

Outras maneiras de produzir energia..

Além das usinas hidráulicas podemos encontrar diversos outros modos de produzir energia, alguns até com menos agressão ao meio ambiente, como por exemplo:

Energia eólica

É produzida a partir da força dos ventos, que move as pás dos aerogeradores, a energia cinética movimenta os eixos dentro do gerador, e essa energia é transmitida para um gerador que a transforma em energia elétrica, transportada por meio de cabos ate uma sub-estação coletora e entra na rede elétrica.

Impacto Ambiental: mortalidade de aves pelo impacto das pás das turbinas, além da poluição visual.

Usinas termelétricas

Consiste na queima de u combustível fóssil(carvão, óleo ou gás  transformando em calor gerado na caldeira, a potencia mecânica obtida pelo vapor através da turbina, fazendo que gire a turbina e o gerador, transforma a potencia mecânica em elétrica, a energia é levada até o transformados elevador, onde sua tensão é elevada, e através das linhas de consumo chega aos centros de consumo.

Impacto Ambiental: a queima de gás natural lança na atmosfera grande quantidade de poluentes, que contribuem para o aquecimento global através do efeito estufa, e as chuvas ácidas.

E ainda existem outras como, a usina nuclear, usina solar...

Bibliografia:

http://www.infoescola.com/fisica/como-funciona-uma-hidreletrica

http://www.laifi.com/laifi.php?id_laifi=898&idC=12360#

http://ciencia.hsw.uol.com.br/usinas-hidreletricas1.htm

Gerador de Van Graff

O que é?

Segundo o autor,John Zavisa, do veículo de informação Howstuffworks,o gerador de Van Graff é um dispositivo que  tem a capacidade de produzir voltagens extremamente altas, até 20 milhões de volts e é ultilizado para criar eletricidade estática e utilizá-la em experimentos.O despositivo foi criado pelo físico americano Robert Jemison Van de Graaff em 1931.

1 Gerador de Van Graff - Achado em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Gerador_de_Van_de_Graaff

Para que serve?

O cientista inventou o gerador para fornecer a energia necessária para os primeiros aceleradores de partículas.

2 O primeiro acelerador de partículas (cícloton) desenvolvido por Ernest O. Lawrence, em 1929 - Achado em: http://ciencia.hsw.uol.com.br/aceleradores-de-particulas2.htm

Esses geradores são considerados como dispositivos eletrostáticos de corrente constante. Quando ligado,a voltagem do aparelho varia de acordo com a carga,por enquanto que a corrente permanece a mesma. No caso desse gerador, conforme você se aproxima da esfera do gerador com um objeto aterrado, a voltagem diminui, porém a corrente permanece constante.

Como funciona?

Segundo o site Howstuffworks, existem dois tipos de geradores Van de Graaff: para carregar, um deles usa uma fonte de energia de alta voltagem e o outro usa correias e cilindros.

O autor utiliza o segundo tipo para demosntrar seu funcionamento, e ele é feito de:

·         um motor

·         um terminal de saída (geralmente uma esfera de metal ou alumínio)

·         dois cilindros

·         duas montagens de escovas

·         uma correia

3 Gerador de Van Graff retirado do site Howstuffworks

Quando ligado, o cilindro inferior começa a girar a correia. A correia é feita de borracha e o cilindro inferior é feito de fita de silicone, ele começa a produzir uma carga negativa enquanto a correia gera uma carga positiva.O desequilíbrio entre as cargas gerado é facilmente explicado se olharmos nas séries triboelétricas já estudadas: o silicone é mais negativo do que a borracha, portanto, o cilindro inferior captura elétrons da correia enquanto esta gira por ele. A carga no cilindro é muito mais concentrada do que a carga na correia, determinando que o campo elétrico do cilindro seja muito mais forte do que o da correia onde o cilindro e a escova inferior se juntam.

A carga negativa mais forte começa agora a fazer duas coisas:
repelir os elétrons próximos das pontas da montagem da escova inferior devido a boa condutividade dos metais. A montagem da escova agora tem pontas de fio que estão carregadas positivamente, porque os elétrons foram para longe das pontas. Retirando moléculas de ar próximas dos seus elétrons temos elétrons livres e átomos de ar positivamente carregados entre o cilindro e a escova.

Os elétrons são repelidos do cilindro, que tem poucos elétrons, ao mesmo tempo em que são atraídos para as pontas da escova, enquanto os prótons são atraídos para o cilindro, que está negativamente carregado.
Os prótons das moléculas de ar tentam se mover na direção do cilindro negativamente carregado, mas a correia está no caminho. Agora ela está envolta de carga positiva, que leva as cargas para longe do cilindro.

A correia, agora está cheia de carga positiva e girando em direção ao cilindro superior e à escova superior. A utilização de nylon no cilindro superior, que é positivo nas séries triboelétricas, faz com que este queira repelir a carga da correia. A escova superior está conectada à parte interna da esfera e fica próxima ao cilindro superior e à correia. Os elétrons na escova são obrigados a se moverem para as pontas dos fios, porque são atraídos pela correia,que está com carga positiva. Já que a molécula de ar se quebra como antes, os prótons do ar são atraídos para a escova. Ao mesmo tempo, os elétrons livres no ar vão para a correia. Quando um objeto carregado encosta na esfera, esta fica com toda a carga, deixando o objeto neutro. O excesso de carga aparece na superfície de forada esfera.É através desse efeito que o gerador Van de Graaff é capaz de atingir suas imensas voltagens.

Teoricamente, segundo John Zavisa, o gerador de Van graff pode funcionar para sempre, se houver ar entre o cilindro inferio e a escova, porém devido a impurezas no ambiente limitam a carga que se desenvolve na esfera.

Abaixo, o vídeo retirado do youtube, que faz um resumo sobre o gerador de Van graff.

Por que os cabelos ficam arrepiados quando encostamos em um gerador de Van graff ligado?

Segundo a autora, Desiree Della Monica Ferreira da Exposição da Física - Estação Ciência , quando a correia de borracha do gerador de Van graff gira, existe o atrito entre a escova e a mesma, e graças a esse atrito a correia perde elétrons e fica com carga positiva e o movimento da correia leva carga positiva para a esfera de metal. A esfera acumula carga positiva, até atingir altas tensões elétricas.

Quando uma pessoa coloca as mãos na esfera, ela fica carregada positivamente, assim como a esfera, os cabelos se arrepiam, pois as cargas tendem a se acumular nas pontas e se repelem por terem o mesmo sinal.

4 Demonstracão do gerador de Van graff com pessoas - Retirado de: http://wonders.physics.wisc.edu/van-de-graaff.htm

Bibliografia

http://ciencia.hsw.uol.com.br/geradores-van-de-graaff2.htm

http://www.eciencia.usp.br/exposicao/eletro.html

Imponderabilidade

De acordo com o site “How Stuff Works”, se tornar astronauta exige certos treinamentos de resistência através de diferentes máquinas e simuladores que medem a resposta de cada estagiário. Dentre esses simuladores, o que mais chama a atenção do público é o que mede a Gravidade Zero, simulando ambientes com ausência de peso.

Para que isso ocorra, o autor aponta que devemos observar um objeto em queda livre, ou seja, quando ele está somente sob a ação da gravidade. Devido à resistência do ar, um objeto não pode realmente estar em queda livre a não ser que esteja no vácuo.

http://ciencia.hsw.uol.com.br/gravidade-zero1.htm

Esse processo deve acontecer de maneira que o avião deverá subir em um ângulo de 45º com o bico do avião para cima, nivelar e então mergulhar a 30º com o bico do avião para baixo, criando uma rota chamada de Trajetória de Kepler. A única força de aceleração presente é a gravidade puxando no sentido vertical, e a velocidade  -constante – no sentido horizontal.

O avião utilizado para essa simulação é o Airbus A330 ZERO-G que voa a uma altitude entre 7.315m e 9.754m que concede espaço suficiente para manobrar o avião garantido segurança a seus passageiros.

Durante a subida do avião, a aceleração a gravidade criam uma força de 1,8 vezes a força da gravidade. Nessas circunstâncias, os passageiros pesam quase o dobro do seu peso comparado a seu peso em Terra.

Á medida que o avião ultrapassa o topo do arco, a força centrifuga exercida nele, e em tudo dentro dele, cancela a força gravitacional. Esse fato ocorre durante aproximadamente 25 segundos.

Nesse ponto, os passageiros sentem a microgravidade, em que se tem a sensação de ausência de peso, chamada de Imponderabilidade, isso não significa que não exista força gravitacional, mas apenas que ela está exercendo o papel de força resultante Centrípeta, necessária para mantê-los em órbita (GmM/R²=mv²/R).

http://www.youtube.com/watch?v=e8Nmc_m2568

Quando o corpo humano passa por essa ausência de gravidade ele pode ter os seguintes sintomas: falta da capacidade motora, desorientação causada pela ausência de informação dos mecanorreceptores periféricos e dos otólitos e alteração no funcionamento do sistema circulatório, provocados pela mesma pressão em todos os vasos sanguíneos. 

Esse artigo tem o objetivo, além de informar o público, tirar algumas dúvidas sobre tal assunto. A obra pode nos ajudar a entender de forma mais clara os experimentos feitos pela NASA, que apesar de serem acessíveis, nem sempre são compreendidos por todos.

Para a compreensão do artigo, são necessários alguns conhecimentos em Física como aceleração da gravidade, força centrípeta e centrífuga e é dirigido ao público que se interesse pelo assunto e que esteja incluído no meio.

Esses experimentos, como já enunciado, tem a importância para formar astronautas através de experimentos de resistência e testar se o candidato possui a capacidade para enfrentar as possíveis situações de dificuldades e estresse.

Ao encerrar esse artigo o autor demonstra que a pessoa tem que ser bem preparada tanto fisicamente como psicologicamente, já que é um estilo de “viagem” bem divertido e aventureiro, mas somente para os corajosos e para os que têm dinheiro no bolso já que o custo dessa aventura é equivalente a R$ 25.000,00 por pessoa.

Referência Bibliográfica:

http://ciencia.hsw.uol.com.br/gravidade-zero1.htm
http://www.if.ufrgs.br/~maikida/imponderabilidade.htm

Capitão Haddock, Imponderabilidade e muito Whisky.

Weightless: having or appearing to have no weight.

(Cambridge Dictionary)

“Essa é b-boa! Meu-u... meu uísque vi-virou uma bo-bolha... Não é po-po... po-possível, ora! Se-será que já be... be... bebi de-demais?”

“M-m-muito ou p-p-pouco uísque que se pre... prese não se comp-p-porta assim!... Anda... já de volta pro c-c-copo!”

“Anda uíssssque! Che-che-chega de brinca-de-deiras! Já pro c-c-copo!”

 No título “Rumo à Lua!” da saga de histórias em quadrinhos belga “As Aventuras de TinTim” de Hergé, os personagens Tintim e Capitão Haddock são requisitados pelo professor Girassol à comparecer a uma base militar confidencial, para então partir em uma jornada ao satélite natural do planeta Terra, a Lua. Em certa passagem da história, capitão Haddock abre secretamente sua maleta contendo garrafas de vidro de uísque e seleciona uma delas para deliciar-se. Ultrapassando um limite de doses que garante a um indivíduo uma estabilidade sóbria, no instante em que o capitão ergue o vidro em direção a sua boca, o comportamento da bebida se transforma de sua forma em repouso para uma esfera, ao sair do copo, devido às forças aplicadas por ele. A causa disto se deve ao fenômeno de imponderabilidade.

Depois de uma prolongada busca a artigos científicos sobre o tema abordado, e perceber o fato de que o tópico não é explorado detalhadamente por acadêmicos na contemporaneidade, optamos por basear nossa síntese no artigo “Ponderando sobre a Imponderabilidade”, concretizado por alunos do Clube de Astronomia da Escola Secundário Alves Martins (Viseu).

Feita uma meticulosa análise sobre o artigo, constatamos que os autores abordam a matéria descrevendo, primeiramente, do que se trata esse fenômeno: um instante em que não se pode distinguir se um objeto estudado permanece em queda livre ou em ausência de gravidade.

Posteriormente, a começar do segundo parágrafo, Almeida e Silva seguem esclarecendo acerca da interação entra as moléculas de um líquido entre si e como se dá seu comportamento ao presenciar uma situação de gravidade terrestre. Ao conduzir o líquido a esta condição, sua reação é assumir uma aparência ligeiramente plana quando dispostos em um recipiente. Isso é um resultado das forças de atração entre as moléculas impedirem o líquido de se dispersar pelo espaço, somado ao fato da gravidade as manter no fundo do reservatório. Em uma próxima passagem, os autores relatam como um líquido reagiria a uma posição de imponderabilidade. Utilizando a fórmula de Laplace (P= 2T/R, onde “P” é a diferença entre a pressão interior e exterior do líquido, medida na unidade pascal, e “T” sendo a tensão superficial medida em Newtons por metro) é ilustrada a situação e conclui-se que os líquidos em um estado de imponderabilidade, apresentam a tendência de adotar o menor formato superficial em relação ao volume que ocupam, originando assim, uma forma esférica. Em seguida, equívocos presentes na obra de Hergé são corrigidos em relação às leis físicas existente no nosso universo.

Podemos observar que os autores citam alguns comportamentos descritos na aventura de Tintim, os quais possuem certas imperfeições. É importante destacar que ao falarmos sobre imponderabilidade a inércia é soberana. Primeiramente, os autores explicam que ao considerar que o os motores da espaçonave foram desativados no espaço sideral, a aceleração e gravidade “artificial” deixam de existir e o copo, que até então estava em repouso, continuaria em repouso devido à inércia até que uma força externa fosse aplicada. Ao ser aplicada uma força externa, no caso o movimento vertical que o capitão realizaria para levar a bebida a sua boca, o líquido tenderia a sair do copo devido à inércia do movimento. Na obra, o líquido não deveria sair do copo até que o capitão o levasse até a boca, porém a bebida começa a sair do recipiente antes mesmo do capitão perceber. Outro erro é então apontado pelo autor: o líquido não teria a capacidade de assumir uma forma perfeitamente esférica em tão pouco tempo, pois há no interior da espaçonave descolamento de massas de ar como exemplificado pelos autores, os gritos do capitão. O correto a acontecer seria que o líquido tivesse sua forma constantemente alterada, como podemos visualizar neste vídeo criado pelo astronauta americano Michael Fincke na International Space Station (ISS).

                                        

Os autores afirmam que devido ao fato de quanto menor fosse à massa e mais forte fosse à tensão superficial dos líquidos, com mais facilidade a bebida teria sua forma alterada, pois a inércia é proporcional à massa. Devido a essa relação podemos concluir outro erro: a rapidez com que a esfera se formou. Segundo, o tempo de formação da esfera seria baixo, pois, como dito anteriormente, ele está relacionado diretamente com a massa e sua baixa tensão superficial.

Podemos concluir que um assunto tão simples pode nos levar a conhecer assuntos, muitas vezes complexos, relacionas diretamente a física que nos é ensinada no ambiente escolar. Revendo o que aprendemos com o artigo de autoria de Mariana Oliveira e Mónica Antunes a imponderabilidade é um estado que não se pode distinguir se o corpo está em queda livre, ou em um campo gravitacional igual a zero. E em nossa resenha podemos afirmar que a obra de Hergé não perdeu credibilidade, pois mesmo com erros físicos consegue ter ensinamentos morais valiosíssimos e humorísticos.

                                        

Bibliografia:

Artigo de alunos da Escola secundária Alves Martins - Viseu

http://www.cienciaviva.pt/rede/space/home/desafio4/alvesmartins.pdf