Gravidade

Um dos maiores equívocos que algumas pessoas ainda cometem ao analisarem imagens, vídeos ou filmes com astronautas no espaço, em órbita da Terra,  é pensar que a flutuação deles se dá pela ausência de gravidade.

Existem atualmente empresas de aviação nos EUA, Rússia, e agora a partir de 2013 também na Europa, que já realizam voos comerciais, antes restritos aos treinamentos de astronautas, simulando esta condição encontrada no espaço.

O físico Stephen Hawking foi um dos que experimentou tal sensação em um destes voos, em 2007. Durante os mergulhos do avião, ele girou, deu piruletas, bateu a cabeça, parecendo um ginasta, e se divertiu muito.

Para contribuir para preservar o pensamento errôneo, o termo usado nestes programas comerciais é Zero-G. Veja a foto de um avião Air-bus usado no primeiro voo comercial deste tipo na Europa, realizado em abril de 2013.

Ajuda de Newton
Quando eu tento explicar aos alunos que trazem esta ideia errada na cabeça, que não é bem assim como alguns possam pensar, costumo desenhar na lousa a mesma figura usada por Newton, em 1687, em seu livro Principia Mathematica Philosophia Naturalis. Newton imaginou uma grande montanha, de onde um objeto seria atirado do topo dela na direção horizontal, com velocidades cada vez maiores. Nota-se que quanto maior a velocidade inicial, mais longe da montanha o objeto cai, até que, com uma velocidade determinada, ele entra em órbita.

Este entendimento é essencial para que se compreenda porque também é correto afirmar que os objetos sem propulsão própria, e em órbita do nosso planeta, inclusive a Lua, estão de certa forma "caindo" em direção à Terra, com velocidade constante e direção tangente à trajetória, e a aceleração (gravidade) com sentido sempre voltado para o centro. Veja a animação, retirada da Wikipedia, mostrando a direção do vetor velocidade (v) e do vetor aceleração (a).
Desta forma, a explicação dos corpos flutuarem dentro de uma nave ou avião nesta condição, é  justamente o fato de todos os objetos e pessoas estarem "caindo" com a mesma aceleração.

Velocidade de um satélite em órbita da Terra
A velocidade tangencial de um objeto em órbita de um planeta é dada pela expressão: $$\begin{equation*} \large v = \sqrt { \frac{G.M}{R}} \end{equation*}$$ onde G é uma constante universal e M é a massa do planeta. Reparem que a velocidade não depende da massa do objeto, e como G e M são constantes, esta velocidade depende exclusivamente do raio (R) da órbita. Isto significa que, se estiverem à mesma altitude, um astronauta ou um telescópio, como o Hubble, por exemplo, ambos estarão à mesma velocidade.

Se trocarmos o raio da órbita pela soma do raio da Terra (r) e a altitude do corpo (h) teremos à seguinte expressão:
$$\begin{equation*} \large v = \sqrt { \frac{G.M}{r+h}} \end{equation*}$$

Sabe-se que:

Calculando primeiramente a velocidade da Estação Espacial Internacional, que se encontra a uma altitude média de aproximadamente 345 km, obtive o valor de 28.000 km/h. 

O telescópio Hubble está a uma altitude de 569 km,  224 km acima da Estação Espacial, e este foi um ponto criticado por astrofísicos (Clique aqui para ler) e astronautas (Clique aqui para ler) a respeito do filme Gravidade, pois os astronautas se deslocam como se o telescópio e a Estação estivessem em órbitas semelhantes. Calculando então a velocidade do Hubble, obtive o valor de 27.600 km/h, ou seja, a velocidade do Hubble, por estar mais acima, é cerca de 400 km/h menor do que a da Estação.

Gravidade: o Filme

Apesar das críticas ao filme que citei, não vejo a hora de que ele estreie  aqui em Piracicaba, pois mesmo aqueles que o criticaram, como o astrofísico Neil DeGrace Tyson, disseram ter gostado. Além disso, na estreia  que ocorreu dia 4 de outubro, nos EUA, o filme registrou grande audiência. Quem quiser dar uma olhadinha no trailer oficial, aí vai:

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O melhor gol de falta de todos os tempos. A Física explica.

O gol de falta mais lindo de todos os tempos foi considerado aquele feito pelo jogador Roberto Carlos, em 1997, em um amistoso da seleção brasileira contra a França. Devido ao efeito causado pela rotação da bola, ela fez uma curva incrível, enganando completamente o goleiro. Assista:

Explicação Física
Observe as figuras que eu montei, indicando uma bola chutada na direção da seta azul, e com rotação (em vermelho). Imagine que as figuras representam uma vista de cima, e que a bola esteja girando no ar. Reparem que enquanto a bola gira, o ponto A tem velocidade relativa para a frente. Como este ponto está indo contra o ar, isto faz com que a velocidade relativa de escoamento deste ar através da bola nesta região seja diminuída, e fique menor do que a velocidade de escoamento da região do ponto B, pois este ponto, por estar se movendo relativamente para trás, em relação à seta azul, faz com que "ajude" o escoamento do ar através da bola, permitindo que esta velocidade relativa de escoamento seja maior do que no ponto A. Este efeito é conhecido como Efeito Magnus.
Mas como isto provoca a curva na trajetória da bola?

A Pressão e a Força do ar

O ar é composto de moléculas, todas se chocando rapidamente contra a bola, tanto do lado do ponto A como do lado do ponto B, exercendo pequenas forças mostradas pelas setas verdes, como mostra a figura.

Do lado B, em que as moléculas de ar são arrastadas através da bola mais rapidamente, elas têm menos tempo para se chocarem com a bola, e portando, a pressão é menor do que do lado A. Isto faz com que a força resultante seja direcionada no sentido mostrado pela seta maior verde da figura, e explica porque a bola desvia neste sentido. Portanto, onde a velocidade do ar é menor, a pressão é maior, e as forças também são maiores.

Fonte:
http://fisicamoderna.blog.uol.com.br/arch2006-06-04_2006-06-10.html#2006_06-09_15_30_15-7000670-0

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Uma boa questão sobre Efeito Doppler

Um assunto que eu considero muito interessante na Física é o Efeito Doppler. Não é difícil encontrar alguém que já tenha notado a diferença entre a frequência do som ouvido quando uma fonte sonora está se aproximando, e quando está se afastando de nós. Um exemplo são os carros de Fórmula 1. Um observador que se encontra na arquibancada percebe nitidamente que o ruído se modifica após o carro ter passado por ele. Ouça no vídeo:

Simulação do Efeito Doppler. Fonte: Wikipedia

As frentes de onda, quando estão se aproximando, chegam mais compactadas, fazendo com que se perceba um ruído mais agudo, e quando se afastam, chegam mais espaçadas, e aí percebemos um ruído mais grave.

Parte matemática
A explicação do efeito é relativamente simples. O que é um pouquinho complicado de entender é quando entramos na parte dos cálculos, para determinar o valor das frequências no caso em que somente a fonte sonora ou somente o ouvinte se movimenta, ou no caso mais difícil, quando ambos, fonte e ouvinte se movimentam. A fórmula geral é esta:

Em que:

Fo = Frequência percebida pelo ouvinte

Ff = Frequência da fonte sonora

V  = Velocidade do som

Vo = Velocidade do ouvinte

Vf = Velocidade da fonte sonora

Os sinais de + ou de -  da fórmula devem ser escolhidos seguindo uma convenção em que se considera a orientação positiva SEMPRE no sentido do ouvinte para a fonte sonora. 

Uma boa questão

Recentemente fiz uma prova do Governo do Estado de São Paulo, elaborada pela Vunesp, que serve como parte do processo de Promoção por Mérito do Magistério Paulista.  

Uma das questões envolvia o Efeito Doppler. Veja:

Vou mostrar aqui minha solução. 

Considere duas situações:

Situação 1)

Móvel (fonte sonora) F se aproximando do Caminhão (ouvinte) O:

Neste caso, como comentei acima, a orientação positiva é adotada no sentido da direita para a esquerda da figura abaixo, isto é, do caminhão para o móvel. (SEMPRE do ouvinte para a fonte)

Sabendo que 72 km/h corresponde a 20 m/s,  a fórmula fica:

      (Equação 1)

Situação 2)

Móvel (fonte sonora) F se afastando do Caminhão (ouvinte) O:

A orientação positiva é agora adotada no sentido da esquerda para a direita na figura. (SEMPRE do ouvinte para a fonte)

Como a questão informa que neste caso a frequência percebida pelo ouvinte (Fo) é a metade da frequência da situação 1, a fórmula fica:

   (Equação 2)

Dividindo-se a (Equação 1) pela (Equação 2), obtêm-se:

Assim sendo, a alternativa correta da questão é a (E).

Fontes:

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

Física, Ciência e Tecnologia. Vol 2. Editora Moderna

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A Banda Muse e a 2ª Lei da Termodinâmica

Eu devo confessar que há um bom tempo já não procuro mais conhecer as bandas novas de rock que vão surgindo, mas o amigo Kleber me indicou pelo facebook uma que se apresentou dia 14, no palco do Rock in Rio. Ele pediu para que eu prestasse atenção na letra da música The 2nd Law: Unsustainable, que também dá título ao mais recente álbum desta banda que eu ainda não conhecia, chamada Muse. Clique aqui se quiser ver a reportagem sobre sua apresentação no Rock in Rio. A letra faz uma referência à Segunda Lei da Termodinâmica, e a tradução pode ser vista clicando aqui.

Ao clicar no link com a letra, que meu amigo me passou, não resisti à tentação de ouvir a música, e me surpreendi. Eles usam muitos efeitos e distorções eletrônicas, abusando da tecnologia para produzir um som que me agrada. Eu gosto destes experimentalismos sonoros, que passam a impressão de que a gente está ouvindo algo inovador. Achei também muito original que eles tenham usado e divulgado uma lei da Física para tentar alertar principalmente os jovens fãs sobre a insustentabilidade do modelo de desenvolvimento adotado atualmente no mundo, em que o consumismo desenfreado, aliado à falta de uma política séria de reciclagem, só faz com que caminhemos para a beira de um abismo sem volta.

A segunda Lei, segundo Richard Feynman

Para entender o que os caras do Muse quiseram dizer na letra, vamos analisar um pouquinho esta específica Lei da Física. Para isso, vou aproveitar para divulgar um livro que já se tornou um clássico, Lectures on Physics, escrito por Richard Feynman (foto). Eu não tinha pensado em comprar o livro até hoje, pois é meio carinho. Custa em torno de R$ 350, um preço salgado para quem, como eu, não pode se dar ao luxo de despender esta quantia, tendo tantas contas essenciais para pagar com meu salário de professor. Mas agora, para a sorte das pessoas que se interessam pela Física, o livro acaba de ser disponibilizado gratuitamente na Internet pelo Caltech (California Institute of Technology), como gentilmente nos informou o professor Dulcídio Braz, em seu excelente blog Física na Veia. Para quem quiser dar uma espiada em um item específico de cada um dos 52 capítulos do livro, clique aqui.

Uma das críticas que Feynman fez à maneira como a Física era ensinada nas escolas brasileiras, nos meses em que esteve por aqui, no início dos anos 50, era a de que os alunos tinham uma carga muito teórica, e não se dava o devido espaço à contextualização dos conceitos, à parte prática, e também ao aprendizado que era feito de maneira mecânica, sem o uso do raciocínio, o que na opinião dele era um grande equívoco.

Eu vou dar ênfase ao item 44-2 do capítulo sobre Termodinâmica - The Second Law, que eu traduzi e adaptei:

"Suponha que montemos um motor térmico composto de uma "caldeira" em determinado local, a uma temperatura T1. Um certo calor Q1 é produzido a partir da caldeira, o vapor se expande e realiza um trabalho W , e , em seguida, transfere o calor Q2 a um "condensador" no outro local, à temperatura T2 (fig. 44-3).

Embora todo mundo achasse antigamente que, de acordo com a teoria do calórico, o calor Q1 teria que ser o mesmo que Q2, Carnot mostrou que eles não eram os mesmos, e isto é parte importante para a compreensão de seu argumento. Na verdade, o calor Q2 corresponde ao calor Q1 que foi fornecido, menos o trabalho W que foi realizado:"
                                         Q2 = Q1 - W 

Relação da letra com a 2ª Lei
Nesta altura, alguns leitores podem estar se perguntando: Mas qual a relação entre a letra da música da banda Muse e toda a explicação que foi dada acima sobre a Segunda Lei?
Acontece que outra característica desta lei é que não pode haver passagem espontânea do calor (Q) de uma fonte fria para uma fonte quente. O que se observa é sempre o inverso. Outra impossibilidade é a conversão integral de calor em trabalho. Ao se construírem as máquinas térmicas, percebeu-se que é sempre necessário haver duas fontes a temperaturas diferentes, de modo que uma parte do calor retirado da fonte quente é rejeitada para a fonte fria. Não se consegue transformar em trabalho todo o calor retirado da fonte quente. Se isso fosse possível, poderíamos construir um navio que retiraria calor da água do mar e, sem a necessidade de uma fonte fria, transformaria todo esse calor em trabalho, o qual poderia movimentar o navio sem necessidade de combustível.

Vamos analisar um trecho da letra:

"Todos os processos naturais e tecnológicos procedem de tal modo que a disponibilidade de energia restante diminui

Em todas as trocas de energia, se nenhuma energia entra ou sai de um sistema isolado, a entropia do sistema cresce

A energia flui continuamente de um estado concentrado pra se tornar, dispersa, espalhada, gasta e inútil.

Novas formas de energia não podem ser criadas e energias de alta escala estão sendo destruídas. Uma economia baseada em crescimento infinito é...Insustentável."

Em um sistema fechado, a energia fornecida não pode se converter totalmente em trabalho, e assim, provavelmente o que eles estão tentando dizer é que este sistema não pode se auto-sustentar indefinidamente.

E agora, para relaxar, após tanta teoria, que tal curtir o clipe da banda?

Fontes:
Física Conceitual - Paul G. Hewitt - 9ª Edição - Editora Bookman
Universo da Física - Vol 2 - José Luiz Sampaio, Caio Sérgio Calçada - Editora Atual
http://pt.wikipedia.org/wiki/Segunda_lei_da_termodin%C3%A2mica
http://feynmanlectures.caltech.edu/I_44.html#Ch44-S2

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O poder de fogo dos espelhos côncavos

Os espelhos côncavos têm o poder de concentrar os raios solares em um determinado ponto, chamado de foco (F), mostrado na figura. Nesta semana eu estava assistindo à TV quando noticiaram sobre um prédio novo que está sendo construído na Inglaterra, e que está causando problemas devido aos vidros espelhados usados na fachada em formato côncavo. Assista:

É inacreditável que os arquitetos e engenheiros tenham se esquecido de considerar o efeito de concentração dos raios solares refletidos na fachada do prédio, um erro que custará caro para ser consertado no projeto. O fato é que este efeito de concentração de raios paralelos no foco de um espelho côncavo já é amplamente conhecido desde a antiguidade. Até existe uma lenda de que Arquimedes teria construído a primeira arma tecnológica da História, queimando as velas dos navios inimigos através da aplicação do mesmo princípio, usando para isso escudos de bronze dos soldados gregos. Bem, eu chamo de lenda pois assisti a um programa dos Caçadores de Mitos, na Discovery, em que eles tentaram reproduzir há alguns anos esta experiência sem sucesso, em uma universidade dos EUA, usando até mesmo centenas de espelhos comuns no lugar de superfícies metálicas de bronze. Apesar disso, esta história já fez parte do exame vestibular da Unicamp, em que eles dão a entender que o fato teria realmente ocorrido e funcionado. Vamos resolvê-la:

Uma das primeiras aplicações militares da ótica ocorreu no século III a.C. quando Siracusa estava sitiada pelas forças navais romanas. Na véspera da batalha, Arquimedes ordenou que 60 soldados polissem seus escudos retangulares de bronze, medindo 0,5 m de largura por 1,0 m de altura. Quando o primeiro navio romano se encontrava a aproximadamente 30 m da praia para atacar, à luz do sol nascente, foi dada a ordem para que os soldados se colocassem formando um arco e empunhassem seus escudos, como representado esquematicamente na figura abaixo. Em poucos minutos as velas do navio estavam ardendo em chamas. Isso foi repetido para cada navio, e assim não foi dessa vez que Siracusa caiu. Uma forma de entendermos o que ocorreu consiste em tratar o conjunto de espelhos como um espelho côncavo. Suponha que os raios do sol cheguem paralelos ao espelho e sejam focalizados na vela do navio.

a) Qual deve ser o raio do espelho côncavo para que a intensidade do sol concentrado seja máxima? 

b) Considere a intensidade da radiação solar no momento da batalha como 500 W/m². Considere que a refletividade efetiva do bronze sobre todo o espectro solar é de 0,6, ou seja, 60% da intensidade incidente é refletida. Estime a potência total incidente na região do foco.

Soluções:
a) Sabe-se, da teoria e propriedades dos espelhos côncavos, que a distância entre o ponto de concentração máxima dos raios paralelos do sol e o espelho, chamada de distância focal, é sempre a metade do raio de curvatura. Então, o raio do espelho deve ser de 60 metros.

b) A área de cada escudo é de 0,5 m². 60 deles dá 30 m². A radiação solar, sendo de 500 W/m²,  dá um total de 15.000 W. Ao refletir, apenas 60% desta radiação é transmitida, o que resulta em uma resposta de 9.000 W.

Comentários: Só para fazermos uma comparação, a potência do forno de microondas de nossas casas é de aproximadamente 2.000 W.

Acredito que, para ter derretido até partes plásticas de um carro, no caso do prédio inglês, a potência no local tenha alcançado índices próximos do calculado na questão acima. Uma dor de cabeça para os projetistas, que poderia ter sido evitada se eles não tivessem se esquecido das aulas básicas de óptica, ensinadas na física do ensino médio.

Fontes:
http://www.comvest.unicamp.br/vest2000/provas/fase2/fisica/fisica.html
http://g1.globo.com/planeta-bizarro/noticia/2013/09/predio-derrete-jaguar-com-reflexo-do-sol-na-inglaterra.html

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A bola de futebol que gera energia elétrica

Recebi no facebook, um interessante artigo enviado por uma prima minha. Ele mostra o exemplo de um grande benefício proporcionado aos moradores de algumas regiões do mundo onde a energia elétrica, por uma série de motivos, não pode ser utilizada pelas pessoas. Em alguns destes lugares a energia não está mesmo disponível, e em outros, apesar da disponibilidade, os habitantes da região não conseguem dinheiro suficiente para pagar por este serviço que nós consideramos essencial nos dias de hoje.

Quatro estudantes americanas inventaram e distribuíram em alguns lugares como estes, uma bola de futebol que segundo elas após ser usada durante apenas meia hora em uma "pelada" entre crianças durante o dia, pode manter acesa à noite, durante 3 horas, uma lâmpada LED que é fornecida juntamente com a bola, e que é conectada a ela por um plug. Veja este vídeo curtinho, de um minuto para entender melhor:

Em alguns locais da África, muitos estudantes já têm se beneficiado da iluminação proporcionada desta forma, possibilitando assim que eles se livrem do incômodo causado pela fumaça e gases tóxicos liberados pelas lamparinas ou velas.

Como funciona
Já estão se tornando bem conhecidas as diversas formas alternativas de se gerar energia elétrica a partir da energia cinética devido ao movimento. O ENEM já explorou o tema citando uma mochila que carregava um dispositivo dentro dela que gerava energia elétrica a partir do balanço durante uma caminhada. Na verdade, sempre que eu falo aos meus alunos sobre a energia cinética, que é um tipo de energia que muitos deles desconhecem, e que está associada à velocidade de um objeto, eu digo que um dos maiores feitos dos tempos modernos foi justamente a descoberta de que este tipo de energia de movimento podia ser convertida em energia elétrica.
Michael Faraday, um excepcional auto-didata, ao qual o blog Baricentro da Mente se referiu brilhantemente em um artigo (clique aqui para ler) do amigo e colaborador Kleber Kilhian, descobriu o fenômeno da indução eletromagnética. Ele teria sido uma das primeiras pessoas a perceber que o movimento de um ímã nas proximidades de um condutor elétrico, era transformado em corrente elétrica. Isso revolucionou o nosso modo de vida, pois possibilitou a geração de energia elétrica de várias formas, inclusive esta da bola de futebol, que foi batizada de Soccket, e que através do giro e rolagem dos componentes magnéticos internos durante o jogo, gera corrente elétrica que permite que uma carga seja armazenada em uma bateria interna, a qual será novamente convertida em corrente a ser fornecida posteriormente à lâmpada durante a noite. Com certeza, uma grande invenção que eu fico torcendo para que seja aprimorada e possa se difundir mais e mais pelo mundo.

Fontes:
http://unchartedplay.com/
http://blog.unchartedplay.com/
http://obaricentrodamente.blogspot.com.br/2013/08/como-faraday-se-tornou-autodidata.html

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Skimboard e a reflexão de ondas na Praia de Sununga

O Skimboard é um esporte que está evoluindo muito no Brasil e no mundo. Trata-se de uma modalidade de surf, mas as pranchas são um pouco menores e mais leves e sem as quilhas (foto). Os surfistas partem correndo da areia em direção ao mar, e quando atingem as ondas realizam as manobras.  Uma praia brasileira está se tornando famosa por ser considerada um dos paraísos mundiais deste esporte, devido às ondas grandes que apresentam uma formação curiosa. É a praia de Sununga, em Ubatuba, litoral norte de São Paulo. Existe lá um grande paredão de rochas do lado direito da praia, onde as ondas batem e refletem, e acabam se juntando às outras ondas em formação, criando uma rede de interferências em que há várias sobreposições de umas sobre as outras. 

Foto do Mundial de Sununga - 2013  

Quando estas interferências são do tipo construtiva, criam-se ondas de grandes amplitudes e muita força, o que proporciona o deleite dos surfistas mais radicais. Na foto mostrada, tirada em abril de 2013, durante a realização de um torneio mundial, que aconteceu em Sununga, dá para perceber o encontro das ondas em duas direções diferentes, a da esquerda, proveniente diretamente do alto mar, e a da direita, proveniente da reflexão no paredão de rochas.

Reflexão de Ondas

Veja a figura. Quando as ondas incidentes (em azul) se chocam com uma superfície reta (em verde), as ondas refletidas (em vermelho) retornam em uma direção que vai depender do ângulo de incidência. A parte em que formam os quadradinhos com linhas azuis e vermelhas se misturando, é a região onde ocorrem as interferências.

No caso de Sununga, o obstáculo é formado pelo paredão de rochas, que não é reto. Assim podem ser formados complexos padrões de interferência. Junte-se a isso o fato de que deve ocorrer também na praia de Sununga o fenômeno ondulatório conhecido como difração, que é quando a onda passa por algum obstáculo, como uma pequena ilha ou elevação rochosa no mar. Veja a foto aérea de uma região da costa da Noruega, que dá uma boa noção do que ocorre com as ondas.

Selecionei um vídeo muito bom com cenas do Mundial de Skimboard UST - Sununga 2013, mostrando belas imagens que explicam melhor o que ocorre com as ondas neste paraíso brasileiro do Skimboard. Curtam:

Crédito da foto:
 http://www.almasurf.com/news.php?id=3306&pagina=2&search=fot%F3grafo

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CBERS-3: a novela

Após uma longa novela que já dura 5 anos, com vários adiamentos, surge a notícia recente (clique aqui para ler) de que finalmente deverá ser lançado em outubro de 2013, o CBERS-3 (China-Brazil Earth Resouces Satellite). Segundo os órgãos de divulgação brasileiros, entre os quais o respeitado INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), este satélite aumentou para 50% a participação do Brasil em seu desenvolvimento. A outra metade ficou para os chineses.

Atrasos
O principal fator que gerou atrasos no programa deveu-se a um problema detectado em alguns conversores DC/DC, comprados pelo Brasil, de uma empresa norte-americana, os quais apresentaram defeitos durante os testes realizados pelos chineses, nos procedimentos finais que antecedem o lançamento. O pior deste episódio é a triste revelação de que neste setor aeroespacial ainda dependemos muito de tecnologias importadas, e não produzimos e desenvolvemos estas peças estratégicas por um grande descaso para com as nossas áreas científicas.

Pressão
Os chineses já estariam pressionando, chegando inclusive a ameaçar desistir do projeto, devido aos constantes atrasos nos cronogramas, aparentemente sentindo que o governo brasileiro não estaria dando a devida importância às soluções dos problemas surgidos, e portanto na continuidade da missão. O  MCTI (Ministério da Ciência, Tecnologia, e Informação) apressou-se então em tentar resolver o quanto mais rápido o problema, e em agosto de 2012 mandou cinco engenheiros brasileiros do INPE para a empresa americana fornecedora dos conversores. Esta medida aparentemente teria surtido o efeito desejado.

Riscos
Todos nós entendemos que seria muito arriscado que o CBERS-3 fosse mandado para o espaço com esta dúvida, se os componentes estariam funcionando perfeitamente ou não. Como sabemos, este risco não pode ser corrido de maneira alguma em uma missão desta natureza, já que neste caso é impossível corrigir o erro depois do lançamento. Caso isto acontecesse, o funcionamento estaria irremediavelmente comprometido, e todo o investimento teria sido em vão. Possivelmente, devido à relativa rapidez na divulgação da notícia recente do lançamento, os componentes que apresentaram falhas não foram substituídos por outros diferentes, de outro fornecedor, já que isto levaria ainda mais alguns anos para que fossem adaptados ao sistema, o que aborreceria ainda mais os já impacientes chineses. É provável que os conversores tenham apenas sido substituídos por outros do mesmo tipo, e do mesmo fornecedor, e isto pode ser um bom motivo de preocupação, pois se eles falharam uma vez podem falhar novamente no espaço. Espero sinceramente que eu esteja enganado, e a decisão de lançar o satélite não tenha sido precipitadamente tomada somente à luz do desgaste político que causaria uma situação constrangedora de ter que adiar mais uma vez ou até mesmo cancelar a missão. Ao mesmo tempo, penso que não haveria perda maior em todos os sentidos, se logo após o CBERS-3 ter sido colocado em órbita ele não funcionasse como o esperado.

Torcidas

Estarei aqui torcendo para que tudo dê certo.
Através do programa CBERS, o Brasil já conseguiu monitorar, e pode continuar monitorando áreas de plantações de cana e outras culturas, expansão urbana, desmatamentos, queimadas, sistemas hidrográficos, e agropecuária. O CBERS-3 será o 4º satélite lançado da base de Taiwan, de uma série de cinco programados. Até o momento foram lançados três, que já se encontram desativados: CBERS-1, em 1999; CBERS-2, em 2003; e CBERS-2B, em 2007.

Foto de Manaus, enviada em 2004 pelo CBERS-2

Eu já escrevi neste blog sobre Base de Lançamento de Alcântara, explicando porque ela é privilegiada em termos de posição global, muito mais do que a dos EUA e diversas outras bases no mundo, inclusive a chinesa. Quem quiser ler clique aqui. Aliás, neste post a que me referi, e que escrevi em maio de 2010, havia uma previsão de que o CBERS-3 fosse lançado em outubro de 2011. Se desta vez a previsão se concretizar, já estaremos dois anos atrasados. Que tal investirmos em Educação? A China já pensou nisto muito antes de nós. Agora eles estão apenas colhendo os frutos deste investimento. Mas vá falar isto para nossos alunos. Eu sou professor, e sei como muitos deles não pensam em se esforçar para aprender Matemática, Física, Biologia, Química, Geografia, História, Sociologia, Filosofia, Português, Inglês, ou Artes. Alguns estão mais preocupados com a escalação do nosso time de futebol para a Copa do ano que vêm. Podemos até ganhá-la, e eu também torcerei e ficarei muito feliz com isso, mas acho que também poderíamos começar a pensar em vencer em outras áreas.

Fontes:
http://cienciahoje.uol.com.br/especiais/reuniao-anual-da-sbpc-2013/cbers-3-contagem-regressiva
http://jornaldosindct.sindct.org.br/index.php?q=node/275
http://panoramaespacial.blogspot.com.br/2012/12/o-que-podemos-aprender-com-as-falhas-de.html
http://www.cbers.inpe.br/sobre_satelite/descricao_cbers3e4.php
http://brazilianspace.blogspot.com.br/2013/05/os-riscos-para-lancamento-do-satelite.html

Update (09/12/2013):
Infelizmente fracassou a missão de colocar o CBERS-3 em órbita:
http://exame.abril.com.br/ciencia/noticias/lancamento-de-foguete-em-parceria-com-china-fracassa 

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O helicóptero movido apenas pela força humana

Dia 13 de Julho, uma equipe canadense de engenheiros ganhou o Prêmio Sikorsky, faturando a quantia de 250 mil dólares (aproximadamente R$ 560 mil). O desafio, criado em 1980, consistia em manter em voo um helicóptero movimentado apenas pela força humana, que conseguisse atingir a altura mínima de 10 pés (3 m), durante um voo de pelo menos 1 minuto, e sem ultrapassar uma área correspondente a um quadrado de 10 x 10 metros. Em oportunidades anteriores, durante os mais de 30 anos que durou o desafio, este feito já havia sido tentado por outras equipes, sem que tivessem obtido sucesso. Se quiser clique aqui, e assista o vídeo de um acidente que ocorreu em uma das tentativas. Desta vez a equipe AeroVelo conseguiu, mesmo no extremo limite das condições impostas, com um tempo de voo de 64,11 s (apenas 4,11 s de sobra), uma altura de 3,3 m (somente 30 cm a mais)  e um deslocamento horizontal de 9,8 m. Assista:

De certa forma, o Atlas - nome da engenhoca construída por eles - não lembra exatamente um helicóptero, pelo menos da forma como estamos acostumados a ver. Algumas pessoas até criaram uma denominação diferente para esses tipos de máquinas, a qual eu também decidi usar no título deste post: Humancóptero.
O que chamou a atenção foram as 4 hélices enormes usadas, girando em baixa rotação. Então, alguém poderia perguntar: Mas por que optaram por hélices tão grandes? Para responder a essa pergunta, vamos primeiramente tentar entender um pouco a relação entre algumas grandezas físicas envolvidas na sustentação de um helicóptero.

A força de sustentação

(A) representa a área circular, e (h) a altura do 

cilindro de ar que se desloca com velocidade (V).

Consideremos a figura ao lado, representando um helicóptero durante um voo, mas sem movimento horizontal. Para simplificar, vamos desprezar também o efeito de solo e do vento.
A hélice realiza uma força de ação, empurrando o ar para baixo. O helicóptero sofre então uma força de reação no sentido para cima, de acordo com a 3ª Lei de Newton.

Suponha que em um determinado intervalo de tempo, um certo volume de ar, que representarei na figura pelo cilindro (em azul), é empurrado para baixo. Sua velocidade (V) é dada por;

   (Eq. 1)

(ΔS) é o deslocamento vertical do ar, que no nosso caso é igual à altura (h) do cilindro, e (Δt) é o intervalo de tempo em que esta massa de ar é deslocada. Assim, temos que;

   (Eq. 2)

Agora vamos pensar em termos da relação entre potência (P) e energia cinética (Ec) geradas neste movimento.

   (Eq. 3)

   (Eq. 4) 

Substituindo a  (Eq. 4)  na  (Eq. 3), temos;

   (Eq. 5)

Sendo (m), a massa de ar no cilindro, ela pode ser expressa em função da densidade do ar (d) e do volume de ar (Vol) contido no cilindro;

   (Eq. 6)

Sabemos que o volume do cilindro é dado por;

   (Eq. 7)

Substituindo a  (Eq. 7)  na  (Eq. 6), temos uma nova expressão para a massa;

   (Eq. 8)

Substituindo a  (Eq. 8)  na  (Eq. 5) , obtemos;

   (Eq. 9)

Finalmente, trocando-se (Δt) da  (Eq. 9)  pela relação obtida na  (Eq. 2)  encontramos a expressão que eu queria analisar, para entendermos porque optaram por usar hélices tão grandes;

Nesta expressão, a densidade do ar (d) não poderia ser alterada, mas no projeto seria possível aumentar a área A varrida pelas hélices, de tal forma a obter uma redução na velocidade V com que o ar deveria ser empurrado para baixo, mantendo assim a mesma potência necessária para que fosse possível elevar o equipamento à altura desejada. Assim, decidiram usar 4 hélices, movimentadas ao mesmo tempo pelo ciclista Todd Reichert, através de um sistema de cabos interligados, o que aumentou bastante a área total de ar deslocado.

Fontes:

http://www.wired.com/wiredscience/2013/07/why-are-human-powered-helicopters-so-big/

http://veja.abril.com.br/noticia/ciencia/engenheiros-constroem-primeiro-helicoptero-movido-a-propulsao-humana

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