Aula - O terror das bactérias.

A primeira idéia que nos vem à mente quando ouvimos a palavra bactéria é "doença". Claro, bactérias causam doenças mas não todas. Apenas algumas espécies. Na verdade a minoria delas.

É pouco provável que o ecossistema terrestre sobreviva sem elas. Nós mesmos dependemos das bactérias para viver. Basta mencionar as bactérias que vivem na nossa pele,  na boca e  nos nossos intestinos para se convencer deste fato. Formamos com as bactérias uma parceria. Conheça um pouco mais clicando aqui.

No entanto, essa relação de proveito mútuo é frequentemente ignorada. A nossa relação com as bactérias ainda é de "Guerra de extermínio". Ou elas ou nós. E nesta guerra já se percebe quem será derrotado: Nós.

Antes que esta profecia se realize é necessário buscar novas abordagens. Uma das mais promissoras é aprender a conviver com elas, aprender a usa-las a nosso favor e, finalmente, buscar alternativas aos antibióticos.

Uma dessas alternativas é aliar-se aos vírus e usa-los como combatentes. O uso de vírus bacteriófagos como uma alternativa de combate a bactérias resistentes a medicamentos tem sido estudado nos últimos anos.

O vídeo abaixo, O terror das bactérias, mostra como os bacteriófagos executam o seu ataque às  bactérias.O vídeo foi feito com massa de modelar e foi produzido pelo Museu de Microbiologia do Instituto Butantan e pelo Laboratório de Malacologia do Departamento de Zoologia do Instituto de Biociências da USP.

Produção: Museu de Microbiologia do Instituto Butantan

Aula - Tipos de Reflexão da luz.

specularlobster

Se, ao incidir sobre a interface que separa dois meios de índice de refração distintos, os raios luminosos retornam ao meio original então afirmamos que a luz sofreu uma  reflexão.

A reflexão da luz pode ser de dois tipos dependendo da superfície sobre a qual ela incide: Reflexão Difusa ou reflexão especular. Tanto um como o outro estão submetidos à "Lei da Reflexão da Luz". O texto da lei você pode recordar  aqui.

A reflexão especular ocorre quando um feixe de luz incide sobre uma superfície lisa. Veja o vídeo abaixo. Neste caso, os raios luminosos são refletidos de maneira ordenada.

Um feixe de raios luminosos paralelos que incide sobre a superfície numa dada direção é refletido também como um feixe de raios paralelos. A superfície é chamada de espelho.

Quando olhamos para uma superfície deste tipo (especular) não percebemos a superfície mas a imagem da fonte da luz ou do objeto sobre o qual os raios foram refletidos pela última vez antes de incidir sobre o espelho.

A reflexão difusa, por outro lado, ocorre quando um feixe de luz incide sobre uma superfície rugosa. Veja o vídeo abaixo. Neste caso, os raios luminosos incidentes são refletidos sobre diversos ângulos, de maneira desordenada.

Um feixe de raios luminosos paralelos, por exemplo, que incida sobre a superfície rugosa são embaralhados e refletidos em diversas direções. Não formam mais um feixe de raios paralelos após a reflexão.

Quando olhamos para uma superfície deste tipo vemos a luz refletida pela superfície, isto é, vemos a própria superfície.

Embora os espelhos sejam dispositivos importantes e muito usados, a reflexão difusa da luz é muito mais importante para nós.

Quando a luz incide sobre um objeto parte dela é absorvida e parte é refletida (reflexão difusa). Cada objeto faz isto de maneira distinta. Ele absorve algumas cores e reflete outras.

Logo, esta luz da reflexão difusa carrega informação sobre o objeto de onde vem.

Ora, é através do sentido da visão que recebemos grande parte das informações que necessitamos para nos localizar no mundo. Essas informações são o resultado do processamento cerebral feito a partir  da luz coletada pelos olhos e proveniente da reflexão difusa da luz solar (ou de outra fonte) sobre os objetos do nosso ambiente.

Produção: Canal de specularlobster, Youtube.com

Exercício - Tipos básicos de lentes esféricas delgadas.

Nos aparelhos óticos usados no dia a dia as "lentes" são, de modo geral, conjuntos de peças bastante complexas. Vamos tratar aqui somente dos tipos básicos de lentes esféricas delgadas.

As lentes são feitas de de um material transparente qualquer. Tais materiais podem ser sólidos como o vidro ou líquido como a água. As propriedades das lentes dependem do material e da forma das superfícies da lente.

A função das lentes é mudar a direção de propagação  dos raios luminosos. Isto é conseguido fazendo os raios se refratarem através da lente.

Convergente

Se desejarmos que, depois de se refratar através da lente, os raios luminosos sejam concentrados num ponto, devemos usar uma Lente Convergente como a mostrada na figura ao lado. Para recordar a definição de lente convergente clique aqui.

O mesmo efeito ainda é obtido se uma das fases da Lente Convergente  for plana. Neste caso temos uma Lente Plano-convexa.

Divergente

Se, ao contrário, o objetivo for o de fazer com que, depois de  se refratar através da lente, os raios luminosos sejam espalhados, devemos usar uma Lente Divergente. Veja a lente mostrada na figura ao lado. Para recordar a definição de lente divergente clique aqui.

Aqui também ainda podemos obter o mesmo efeito se uma das faces da lente for plana. Temos então uma Lente Plano-côncava.

Outros tipos de combinação do formato das faces das lentes é possível. Quando isto é feito obtemos novos tipos de lentes. Para ver todos tipos possíveis dessas lentes veja  aqui.

Para esclarecer os conceitos e exercitar como fazer a classificação das lentes  vamos usar uma animação do projeto de J.Rousseau, professor de Física da Universidade do Maine, Le Mans. O projeto é chamado Physique et simulations numériques e apresenta uma série de animações em Java sobre tópicos de Física.

Clique aqui e abra a animação. Na figura a seguir está detalhada a função  das diversas caixas de controle que você usará no seu estudo.

Estude cada um dos tipos de lentes apresentados fazendo os seguintes exercícios:

• Selecione, uma por vez, as lentes convergentes ( Biconvexe, Plan-convexe 1, plan-convexe 2 e Menisqué à bords minces);
• A cada vez varie os valores dos raios de curvatura das superfícies das lentes. Note que o efeito desta variação é alterar a distância focal;
• Varie também os valores do índice de refração das lentes. Note que o efeito desta variação é alterar a distância focal;
•  Selecione, uma por vez, as lentes divergentes ( Biconcave, Plan-concave 1, plan-concave 2 e Menisqué à bords épais);
• Repita para cada uma os procedimentos acima.

Clique aqui para abrir a animação. Bom estudo!



Visite o site: Physique et simulations numériques

Palestra - Matéria e Energia Escura.

No filme "O Parque dos Dinossauros" de Steven Spilgerg, para aumentar o suspense da platéia, a aparição dos dinossauros é precedida de muitos avisos: Primeiro o chão  treme. Depois árvores enormes são derrubadas e, finalmente, o bicho aparece.

Você, na platéia, mal pode conter o nervosismo. Você sabe, mesmo antes do dinossauro aparecer que, a julgar pelo barulho, o bicho deve ser enorme.

Em 1933, o físico Fritz Zwick, estudando o movimento de rotação de galáxias e aglomerados de galáxias, descobriu uma anomalia interessante no movimento das estrelas. Ele esperava que as suas velocidades de rotação seguissem o que determina um teorema chamado Teorema do virial. 

Segundo este teorema a energia potencial gravitacional de um sistema isolado (proporcional à sua massa total) deve ser igual ao dobro da energia cinética total dos constituintes.

Assim, numa galáxia, as estrelas da parte central devem apresentar velocidades de rotação elevadas em torno do centro da galáxia. As estrelas situadas na borda deveriam, ao contrário, apresentar velocidades menores que aquelas situadas próximas ao centro da galáxia.

Ora, Fritz Zwick podia fazer uma estimativa da massa das galáxias que ele observava. Isto pode ser conseguido pela análise da luz emitida por elas. Podia, do mesmo modo, medir as velocidades de rotação das estrelas.

Para sua surpresa, suas medidas mostravam que as velocidades das estrelas da borda da espiral galáctica eram muito maiores que as velocidades previstas pelo teorema do virial.

Matéria escura

Isto significava que deveria existir uma enorme quantidade de matéria circundando a galáxia. Esta matéria modificava o movimento das estrelas (Veja figura ao lado). O problema era que ela não podia ser vista pelos astrônomos.

Se, por um lado este halo misterioso que cercava as galáxias era certamente constituido de algum tipo de matéria pois interagia gravitacionalmente com as estrelas, modificando o seu movimento. Por outro lado ele não podia ser visto pois não emitia luz, isto é, não emitia radiação eletromagnética.

Mas, sabe-se que toda matéria interage com a luz, emitindo ou absorvendo ondas eletromagnéticas... Conclusão: Esta matéria misteriosa deveria ser de um tipo desconhecido.

Como ela não emitia luz foi chamada de matéria escura.

Assim, alguma coisa está lá fora. Não pode ser vista mas é poderosa o suficiente para alterar o movimento das estrelas.

Como no filme, você pensa: Bem, pelo barulho o bicho deve ser grande.

Na palestra a seguir a física Patricia Burchat, do Acelerador Linear da Universidade de Stanford, descreve o que sabemos atualmente sobre esse tipo misterioso de matéria e fala também sobre algo ainda mais misterioso: A Energia Escura.

Meu amigo, o bicho...Deixa prá lá!

Para assistir as demais palestras da TED.com legendadas em português, clique aqui.

Produção: http://www.ted.com/

Imagem: if.ufrgs.br

Exemplo - Atividade elétrica na atmosfera.

Potencial Elétrico na atmosfera.

 A atmosfera terrestre está em constante mutação. Ventos e  tempestades, calor e frio, luz e sombra, fazem parte do nosso dia a dia. Porém, bem menos vísivel é a intensa atividade elétrica da atmosfera.

Nosso planeta é um esferóide com uma imensa carga elétrica negativa. Isto, é claro, dá origem a um campo elétrico em torno do planeta. Este campo elétrico, por sua vez, é origem de uma série de fenômenos.

Estes fatos também pode ser entendidos em termos de potencial elétrico. Tomando a superfície terrestre como referência (potencial nulo), à medida que nos afastamos da superfície registram-se diferenças de potencial elétrico cada vez maiores (ver figura acima).

Nas nuvens, o atrito constante entre as gotas de água, grãos de poeira e cristais de gelo, inicia um processo de eletrização. Cargas elétricas são acumuladas em diferentes pontos das nuvens.  Quando a rigidez dielétrica do ar se rompe, elas são trocadas entre pontos de potenciais diferentes nas nuvens e entre as nuvens e a superfície. Formam-se então os raios.

Existe ainda a interação do topo da nossa atmosfera com o vento solar. O fluxo contínuo de íons que vem do sol interage como o campo magnético do planeta e são dirigidos para os pólos.

A interação desses íons com os átomos do topo da atmosfera produz as luzes chamadas de aurora boreal ou aurora austral, conforme o pólo onde ela ocorre. Esta mesma interação quando se dá entre os íons e os  átomos de oxigênio produz a bonita luz verde mostrada no vídeo abaixo.

O vídeo mostrado a seguir é uma edição de imagens obtidas a partir da Estação internacional em órbita da Terra. Foram editadas por Michael König com música de Jan Jelinek.

Rio Nilo, mar vermelho e mediterrâneo.

O vídeo mostra uma atmosfera em constante atividade elétrica. Observe as diversas tempestades com seus raios e trovões. Observa-se a interação das cargas elétricas do vento solar com a atmosfera através das luzes das auroras boreais.

Por último, deve-se observar a imensa quantidade de energia elétrica que a nossa civilização usa para iluninar as cidades. Estamos extinguindo a noite. Afora as regiões polares, algumas outras regiões na África, na China e América do sul, a nossa presença já é notada do espaço.

Identificamos alguns trechos por ordem de aparição:

1. Passagem noturna sobre os Estados Unidos, Aurora Boreal;
2. Passagem noturna sobre a costa leste americana , Aurora Boreal;
3. Passagem sobre a ilha de Madagascar e sudoeste da Austrália, Aurora Austral;
4. Passagem sobre o sul da Austrália, Aurora Austral;
5. Passagem sobre a costa oeste americana e sobre a América Central;
6. Passagem sobre o Oceano Pacífico de sul para norte, Aurora Austral;
7. Passagem noturna sobre a África Central e Oriente Médio;
8. Passagem sobre o deserto do Saara;
9. Passagem noturna sobre Canadá e centro dos Estados Unidos;
10. Passagem sobre Califórnia até Baía de Hudson;
11. Passagem noturna sobre o mar das Filipinas;
12. Passagem  sobre o leste da Ásia até a ilha de Guam;
13. Passagem sobre o mar Mediterrâneo;
14. Passagem sobre o Oceano Índico, Aurora Austral;
15. Passagem noturna sobre o leste da Europa até o sudoeste a Ásia.

Vídeo: Earth | Time Lapse View from Space, Fly Over | NASA, ISS postado por Michael König no site Vimeo.

Imagens: The Gateway to Astronaut Photography of Earth.

Imagem: http://moraesfisica.blogspot.com/2010_07_01_archive.html