Exemplo - O Panteão de Paris, local do experimento do pêndulo de Foucault.

  O Panteão de Paris é uma antiga igreja dedicada a Santa Genoveva. Foi projetada no estilo Neoclássico e erguida no bairro de Quartier Latin, na cidade de Paris, França.

  Durante a Revolução Francesa a igreja foi transformada pelos revolucionários numa especie de sacrário onde seriam depositados os restos mortais dos grandes heróis da França. 

  Lá estão sepultados artistas como Voltaire, Dumas, Zola e Vitor Hugo. Cientistas como Pierre e Marie Curie, Langevin, Descartes, Perrin, Carnot e Lagrange. Foi lá, sob a majestosa cúpula, que Foucault realizou seu famoso experimento. Diz a lenda que o convite a Foucault foi feito pelo próprio Napoleão.

  Veja o interior da cúpula com o pêndulo no vídeo a seguir. O pêndulo original foi construído com uma esfera de cobre de 28 kg suspensa um fio metálico de 67 m.

  Se desejar conhecer um pouco mais sobre o Panteão veja o trabalho de um grupo de estudantes de Arquitetura do Centro Universitário Nossa Senhora do Patrocínio, da cidade de Salto, estado de São Paulo. Clique aqui.

  Para mais detalhes sobre o experimento clique aqui.

Imagem do topo de página: Panteão de Paris (Igreja de Santa Genoveva), Gravura em metal, aquarelada, de Jacques G. Soufflot, 1818. Imagens do site La Galerie Napoleón, Paris.

O vídeo do post está disponível no canal  Cruisespeed, no YouTube.

Aula - O pêndulo de Foucault.

  Em 1851, nos imponentes salões do Panteão de Paris foi realizada pelo físico e astrônomo francês Jean Bernard Léon Foucault o mais elegante experimento jamais realizado para comprovar a rotação da Terra em torno do seu eixo.

  Foucault, nasceu em Paris no ano de 1819, teve uma brilhante carreira em Física e Astronomia. Empreendeu importantes trabalhos em Ótica, foi um dos primeiros a realizar medidas precisas da velocidade da luz.

  Neste experimento, realizado em 1850 e conhecido posteriormente como Experimento Foucault-Fizeau, ele mostrou que a luz trafega com maior velocidade no ar que na água. Tal resultado contradizia as previsões dos partidários da teoria corpuscular da luz e deu, com isto, um passo importante para a aceitação da teoria ondulatória.

  Voltemos ao experimento com o pêndulo. Um pêndulo oscilando mantem constante o seu momento angular. Isto implica que a oscilação é feita sempre sobre o mesmo plano em relação ao espaço. Imagine um pêndulo oscilando sobre o pólo norte da Terra. Veja figura acima.

  Se a Terra não gira sobre seu eixo então o pêndulo, para nós que estamos sobre a superfície do planeta, parecerá oscilar sempre no mesmo plano. Se, ao contrário, a Terra gira sobre seu eixo então nós observaremos o plano de oscilação do pêndulo girar no sentido contrário, completando a volta em 24 horas.

  Quando Foucault colocou seu pêndulo a oscilar preso ao teto do Panteão foi exatamente essa rotação do plano de oscilação o que se observou. Veja a animação abaixo a rotação do plano de oscilação do pêndulo. o período está fora de escala. Na latitude 30º o período é aproximadamente 48 horas. O retrato de Foucault está na parede.

  Fora dos pólos o período de rotação do plano de oscilação dependerá da latitude. Ele cresce nas latitudes menores e é infinito no Equador. Se desejar uma discussão mais aprofundada veja o artigo dos professores Carlos Fiolhais e João Fonseca, da Universidade de Coimbra.

  As mudanças de direção na velocidade com que o plano de oscilação comprovou a existência das Forças de Coriolis e forneceu também um excelente método de determinação da latitude.

  Conheça mais sobre a história do Panteão clicando aqui.

A animação desta postagem e a imagem do topo de página são propriedade da Wikipédia - A enciclopédia Livre. Elas estão sob licença Creative Commons e foram disponibilizadas para uso educacional pela Wikimedia commons.org. A animação está disponível neste link e a imagem do pendulo de Focault no pólo norte neste link.

Exemplo - Engrenagens, a transformação do movimento nas máquinas.

  O entendimento do movimento dos corpos possibilitado pelos trabalhos de Newton, Descartes e outros Físicos abriu as portas para o desenvolvimento das máquinas e a humanidade entrou numa nova era: A Era Industrial.

  Nada mais simbólico desta era da mecânica do que as engrenagens. Com o surgimento das máquinas a vapor, surge a necessidade de transformar o movimento de um tipo em outro tipo  mais adequado.

  É isto o que as engrenagens, as polias e as esteiras fazem. Modificam a direção do movimento, a sua frequência e velocidade. Por exemplo,transformam o movimento oscilatório de um pêndulo no movimento passo a passo dos ponteiros dos relógios.

Em 1930, o cineasta americano Ralph Steiner realizou um pequeno filme chamado "Mechanical Principles", uma homenagem ao movimento nas máquinas.

  Note que, no vídeo:

• De 0:00 a 01:30 temos vários tipos de engrenagens para transformar o movimento circular contínuo em movimento descontínuo como o dos ponteiros dos relógios mecânicos;
• De 01:30 a 02:40 temos engrenagens para transformar o movimento circular em movimento retilíneo de vai e vem. Repare tem até engrenagem quadrada e na forma de coração;
• Repare como alguns dos dispositivos mudam a velocidade do movimento.

Imagem do topo de página: Pixabay.com. Fotos sob Domínio Público.


O vídeo está disponível no Canal Vertikadesign, do YouTube.

Exemplo - Terceira Lei de Newton, a força de uma turbina de avião.

A mecânica do movimento tem no seu centro a ação da Terceira Lei de Newton. 

Para se movimentar, isto é, para acelerar numa dada direção é necessário que você acelere uma certa quantidade de massa na direção oposta. O movimento se dá, então, graças a força de reação de Newton.

No foguetes, a massa resultante da queina do combustível é acelerada para baixo e o foguete acelera para cima. Nos aviões mais antigos as hélices empurram o ar para trás e as moléculas do ar empurram o avão para frente. Veja a foto acima de uma réplica do nosso 14-Bis.

O mesmo princípio é aplicado nos aviões a jato. Nas turbinas o ar é sugado pela parte da frente. Dentro dela entra em combustão com o querosene e o material resultante é acelerado para fora  pela parte de trás.

O jato de ar, em reação a força aplicada pela turbina, acelera o corpo do avião para frente. Nos grandes aviões de passageiros a força necessária é enorme. O jato de ar tem uma Quantidade de Movimento brutal capaz de transmitir aos objetos no seu caminho um Impulso muito grande.

Veja o vídeo a seguir o que acontece com o motorista distraído que cruza o caminho do jato que sai da turbina.

Imagem do topo de página: Conexões inevitáveis.com

O vídeo está disponível no canal Tony Ferraz, no YouTube.

Exemplo - O pêndulo.

O pêndulo consiste basicamente de um objeto que oscila em torno de um ponto fixo. Veja a fotografia ao lado. O movimento pendular tem uma grande importância na história da Física.

Um dos primeiros cientistas a estuda-lo foi Galileu Galilei. Ele observou que, para oscilações de pequena amplitude, o movimento do pêndulo é periódico, isto é, o corpo fixado na extremidade da haste retorna para a posição de onde partiu em intervalos de tempo iguais.

Além disso, Galileu observou também que o comprimento da haste é proporcional ao quadrado do período de oscilação.

Galileu logo percebe que a  periodicidade da oscilação dos pêndulos poderia ser usada na construção de relógios. Em em 1657, Christiaan Huygens, físico holandês, aperfeiçoa a teoria de Galileu e dá inicio a construção de relógios com precisão suficiente para marcar minutos e segundos.

Os pêndulos também podem ser usados para fazer arte. No vídeo a seguir você verá uma instalação construída pelo professor Richard Berg, da Universidade de Maryland. Este aparato foi construído originalmente pelo grande físico e matemático alemão Ernst March.

A instalação consiste de 15 pêndulos que são postos a oscilar ao mesmo tempo. O pêndulo de maior comprimento tem frequência de 51 Hz. Pela ordem, os outros têm frequência diminuída de 1 Hz até o último deles, com 65 Hz.

O conjunto dos pêndulos, quando vistos pela lateral, reproduzem ondas, ondas estacionarias, batimentos e movimento caótico. Mais informações sobre a instalação veja o site da Harvard Natural Science Lectures clicando aqui.

Imagem do topo de página: Visite o site o pêndulo. Uma empresa de equipamentos científicos para educação.

Informação via: Open Culture. Um site de Dan Colman sobre cultura e educação.

Vídeo disponível no canal NatSciDemos do YouTube.

Exemplo - Leis de Conservação, Berço de Newton.

O dispositivo que você vê na animação abaixo é chamado "Berço de Newton". Veja ao lado um retrato de Newton com sua bela peruca. Vamos usar o dispositivo para ilustrar o conceito de conservação da Energia Mecânica.

Claro, para um dispositivo real a energia não se conserva pois existe dissipação de energia na forma de calor, vibração, som,etc. Vamos imaginar que a dispersão de energia no sistema seja tão pequena que possa ser desprezada sem perigo. Esta é a situação mostrada na animação a seguir.

Nela, considere as esferas feitas de aço (como é comum no dispositivo real) e todas de mesma massa. As colisões entre elas, nestas condições, podem ser consideradas inelásticas. Quando as esferas laterais estão na sua altura máxima a energia mecânica do sistema está toda na forma de energia potencial gravitacional.

No momento da colisão das esferas laterais com as esferas interiores a Energia Mecânica do sistema está toda na forma cinética. Através de colisões sucessivas das esferas interiores a energia cinética é "transferida"  de esfera em esfera. Repare que a última esfera está livre.

Cuidado! A palavra "transferida" é usada como força de expressão. Energia não é matéria. Portanto, não há algo a ser transferido. Repare que a última esfera está livre.

Assim, como as massas são as mesmas, quando a última esfera recebe a colisão inelástica dispara com a mesma velocidade da primeira esfera e alcança a mesma altura máxima. Nesta posição a Energia Potencial é a mesma do inicio. A Energia Mecânica então se conservou e o processo pode se repetir indefinidamente.

A animação desta postagem é propriedade da Wikipédia - A enciclopédia Livre. Ela está sob licença Creative Commons e foi disponibilizada para uso educacional pela Wikimedia commons.org. Disponível neste link.

Exemplo - A terceira Lei de Newton - Ação e Reação.

Isaac Newton (Veja a gravura ao lado) nos deixou quatro leis sobre o movimento dos corpos, considerando-se a Lei da Gravitação Universal como a quarta lei. A terceira lei, como é sabido, seria então a chamada Lei da Ação e Reação.

A terceira lei afirma que: Se um corpo exerce uma força sobre outro corpo, este último exerce sobre o primeiro, ao mesmo tempo, uma outra força de igual intensidade, de mesma direção e de sentido contrário.

Existem na natureza forças não Newtonianas, isto é, forças que não obedecem a Terceira Lei de Newton. Podemos citar a força magnética a título de exemplo. A terceira lei ainda apresenta problemas quando os corpos envolvidos estão a grandes distâncias um do outro.

Tomemos a atração gravitacional entre o Sol e a Terra. Pela terceira lei existe a necessidade de se aceitar que a força gravitacional do sol age instantaneamente sobre a Terra. E isto é exatamente o que fazemos. Entretanto, esta "ação à distância" sempre foi problemática, mesmo para o próprio Newton.

Abaixo você verá um vídeo de divulgação da empresa Space X. Esta empresa é uma das fornecedoras para a NASA. Ele apresenta a cápsula de salvamento da espaçonave Dragon, um dos projetos da empresa.

Repare que para se conseguir que a nave se movimente para cima é necessário  fazer com que as moléculas resultantes da queima do combustível sejam aceleradas no sentido oposto. Este é o princípio de funcionamento do motor do foguete. Assista ao vídeo.

Quando as moléculas são empurradas numa direção, pela Terceira Lei de Newton, o corpo da nave é empurrado na direção oposta. Claro, quanto mais a energia cinética das moléculas maior a energia transmitida à nave.

Repare ainda que no movimento de subida a resultante das forças verticais de reação das moléculas e a força gravitacional deve ter sentido para cima e, no final do vídeo, onde o interesse é pousar a cápsula com segurança, a resultante deve ter sentido para baixo. 

Informação via: NASA Educação. Clique aqui para acessar a fonte do vídeo.

Aula - Uma visão do sistema cosmológico de Ptolomeu.

A nova geração de satélites russos para a previsão do tempo chamada Eletro-L (Veja a foto ao lado) tomou as fotos de maior resolução já realizadas da superfície terrestre como vista do espaço. Cada imagem possui 120 megapixels. Algumas das fotos obtidas pelo Eletro-L você pode ver aqui.

Os satélites russos dessa série são geoestacionários, isto é, permanecem fixos, a 40.000 km de altitude,  sobre um ponto da superfície da Terra. As fotos foram  tomadas em intervalos de trinta minutos e depois montadas no vídeo que você verá abaixo. As imagens foram obtidas na faixa de frequência do visível e na do infravermelho. No infravermelho a vegetação aparece de cor avermelhada.

A posição orbital do satélite, girando junto com a Terra cria um referencial onde o planeta está fixo no espaço e o Sol, os planetas e as estrelas giram em torno dele. Exatamente como o modelo cosmológico de Ptolomeu. Repare no vídeo abaixo o reflexo do sol atravessando o Oceano Índico das Filipinas até a África no seu caminho em torno da Terra. 

Esse modelo foi trocado pelo modelo de Copérnico-Kepler no início da Idade Moderna e é hoje o modelo  aceito pela comunidade científica.

Repare que o modelo de Ptolomeu não está errado. A ciência não trabalha com o conceito de verdade. Ele é, e sempre será, uma das mais sofisticadas teorias científicas já elaboradas e serviu durante séculos como modelo explicativo do sistema solar. No entanto, as sociedades mudam, novos dados são obtidos, novas necessidades sociais surgem e as teorias científicas devem se renovar de acordo.

Imagem do topo: Wikipédia.com

Para mais informações visite o site do Research Center for Earth Operative Monitoring da Agência Espacial Russa. No site você encontrará as fontes das imagens.

Este e mais vídeos podem ser vistos no yesterday2221's channel do Youtube.

Exercício - Terceira Lei de Newton, Momento de uma Força e a Força de Atrito.

No início da década de 1960 o mundo vivia a Guerra Fria. No Brasil vivíamos as crises dos governos Jânio Quadros e João Goulart. A União Soviética e os Estados Unidos estavam engajados na Corrida Espacial. Os Russos estavam vencendo.

Em fevereiro de 1962, o astronauta americano John Glenn, falecido em 2012, torna-se o primeiro americano a orbitar a Terra. O lançamento fazia parte do projeto Mercury, a resposta americana ao sucesso soviético de Yuri Gagarin, com as naves Vostok. 

John Glenn voou na capsula Friendship 7, no topo de um foguete Atlas 7. Ele realiza um voo de quatro horas, completa três órbitas em torno da Terra e pousa no Oceano Atlântico, onde a capsula é recolhida por um porta-aviões. Veja o vídeo da missão.   

Aos 02:30 minutos do vídeo é mostrada uma animação da reentrada da capsula espacial na atmosfera terrestre. Antes disto, a capsula deve sofrer um giro de 180° em torno do seu centro de massa para que o escudo de calor no fundo da nave fique na posição.

Você poderia descrever, usando a Terceira Lei de Newton e o conceito de Momento de uma Força, o processo de giro da capsula? Durante a reentrada a nave deve perder velocidade. Descreva o processo e a força que é usada para diminuir a velocidade da nave!

Imagem do topo de página: Wikipedia.org, A Enciclopédia Colaborativa.

Informação via: Open Culture. Um site sobre literatura, artes plásticas, cinema e todas as outras manifestações culturais.

Vídeo disponível no canal postalex, do Youtube.

Exemplo - A Força de Atrito e a Inércia.

Um acidente durante a premiação de uma competição automobilística da Empresa Mille Miglia, no estado americano da Califórnia, em 2011, nos deu um excelente exemplo da ação dos conceito de Inércia e de Força de Atrito. Veja no vídeo abaixo.

No vídeo, o tapete que cobre o palco certamente é pesado mas tem pouca aderência com o piso do palco. Repare que o piloto freia o carro muito rapidamente. A roda do carro trava. As forças de atrito estático entre a superfície superior do tapete e a roda são suficientemente forte para parar o carro. Note, o carro para em relação ao tapete.

O mesmo não ocorre entre a superfície inferior do tapete e o piso. Devido a pouca aderência, as forças de atrito dinâmico entre eles não são suficientes fortes e, em consequência, o tapete com o carro encima desliza sobre o piso.

Repare agora nas pessoas que participam da festa. Todas têm o mesmo comportamento. Elas estão paradas e, devido à inércia, tendem a permanecer como estão. A ação da força de atrito no pés e a força da gravidade sobre cada uma delas criam um momento e as pessoas giram e caem, ao mesmo tempo.

Produção do vídeo: No canal do Youtube AirTightProduction.

Informação via: Visite o blog 100nexos. Neste blog, seu  autor, Kentaro Mori, tenta partilhar seu entusiasmo pela ciência e os caminhos inesperados a que cada fio de conhecimento pode levar.

Informação via: amazings.es. Um blog espanhol  sobre curiosidades científicas e noticias sobre ciência para o público leigo.

Exemplo - Terceira Lei do Movimento de Newton.

As Forças atuam aos pares. Na verdade elas são interações. Na figura ao lado, quando o pequeno robô empurra o caixote com as mãos, ao mesmo tempo, o caixote reage e aplica uma força sobre o robô.

Isto se dá conforme a Terceira Lei do Movimento de Newton. Se desejar recorde o texto da  Lei aqui. 

Você assistirá a seguir um vídeo que explica como esta Lei funciona. Veja com atenção as duas situações mostradas nas figuras abaixo.

Na primeira o robô e o caixote estão no espaço. Não há forças agindo sobre eles. Quando o robô empurra o caixote e o acelera para a direita, ao mesmo tempo o caixote empurra o robô e o acelera para a esquerda.

Na segunda, do mesmo modo, o robô empurra o caixote, mas agora o caixote está no chão. O caixote, por sua vez, empurra o solo para a direita e recebe uma força de atrito (Roce, no vídeo) do chão para a esquerda que impede o seu movimento. O mesmo acontece com o robô.

Na segunda figura temos três pares de Ação e Reação atuando. Entre o robô e o caixote, entre o caixote e o chão e entre o robô e o chão. Note que as forças de atrito (Roce) e as forças F não formam um par de Ação e Reação, pois atuam no mesmo corpo, Elas, portanto, se anulam.

Assista ao vídeo!

Imagens do post, produção do vídeo: Disponibilizado no Canal Silver 20211, no Youtube.

Exemplo - A trajetória e a velocidade mudam com o referencial.

Teacher's Domain, um dos site da Rede de Televisão Pública Americana, PBS, filmou a experiência de pensamento imaginada por Galileu para responder  a  uma questão embaraçosa apresentada por seus oponentes.

A questão é: Se o planeta Terra realmente se move, por que não percebemos esse movimento? Veja a experiência aqui.

Neste post iremos aproveitar o mesmo vídeo para estudar como a trajetória descrita por um objeto e a sua velocidade variam de acordo com a mudança do referencial a partir do qual são observadas.

No vídeo mencionado, nos interessa o segmento que começa em 0:50 e vai até 0:44. Nele é mostrada a cavalgada de um cavaleiro. Ele deixa cair uma esfera de sua mão.

O primeiro referencial é o próprio cavalo. Você deve imaginar-se na posição do cavaleiro. Observe a seta vermelha nas fotos abaixo. Ela mostra o movimento da esfera.  

Abra o vídeo aqui. Repare que para os olhos do cavaleiro, a esfera acompanha o cavalo e descreve, enquanto cai, uma trajetória retilínea, na vertical. Medida deste referencial, no cavalo, a velocidade tem direção vertical e é proporcionada pela ação da gravitação.

Você deve agora imaginar-se olhando a cena pela câmara que registrou o evento. Repare nas fotos abaixo. A seta amarela indica a posição da esfera e a curva vermelha a sua trajetória.

Repare que, no novo referencial, a trajetória da esfera é curva. Neste referencial a velocidade tem a direção tangente a curva pois é a soma da velocidade horizontal, proporcionada pelo cavalo com a velocidade vertical, sempre crescente, proporcionada pela gravitação.

Abra o vídeo aqui. Bom estudo!

Produção: Nova - Science now  é o site educacional da Public Broadcasting Service PBS, a Rede de Televisão Pública Americana.

Imagem do topo da página: "Galileu Galilei". Imagem de Galileo's Battle for Heavens,  documentário de PBS.

Exemplo - O experimento de galileu sobre o movimento da Terra.

A Terra percorre sua órbita em torno do Sol a uma velocidade bastante alta. Isto todos sabemos. Mas não é o que você sente ao se levantar da cama todas as manhãs.

A Terra é sólida e imóvel para os nossos sentidos. Para os seus olhos é o Sol que nasce e se põe todo dia.

Galileu defendia a teoria heliocêntrica de Copérnico. Logo, tinha que responder a essa questão dos seus oponentes: Afinal, se a Terra se move por que não sentimos o movimento?

Para explicar esse fenômeno ele criou a seguinte experiência de pensamento. Imagine um cavaleiro sobre sua montaria. Ambos estão imóveis. Se o cavaleiro deixa cair uma esfera ela descreve uma trajetória retilínea até o chão. O que aconteceria se o cavaleiro deixasse cair a esfera com o cavalo se movimentando?

A trajetória da esfera é reta. Tome com referência as costas do cavaleiro.

O cavalo representa a Terra em movimento. Ora, Galileu afirma, o cavaleiro tem o mesmo movimento horizontal do cavalo e sua mão transmite para a esfera esse mesmo movimento enquanto a segura.

Veja a figura acima. Quando a esfera está no ar ela conserva esse movimento horizontal transmitido pelo cavaleiro. Para ver melhor nós podemos aproveitar o trabalho do pessoal do site Teacher's Domain. Eles realizaram a experiência que Galileu apenas imaginou. Clique aqui para ver o vídeo.

Para o cavaleiro a esfera cai com a mesma trajetória retilínea com ela caiu quando ele e o cavalo estavam parados. Apenas observando o movimento da esfera o cavaleiro não pode distinguir as duas situações, isto é, ele não pode perceber se o cavalo está parado ou em movimento.

Assim como o cavaleiro sobre o cavalo em movimento, Galileu explica, todos os objetos sobre a superfície terrestre compartilham o movimento da Terra, inclusive você. Portanto, eles e você não podem perceber o movimento da Terra.

Clique aqui e abra o vídeo. Estude com cuidado e se convença das afirmações de Galileu.

Produção: Nova - Science now  é o site educacional da Public Broadcasting Service PBS, a Rede de Televisão Pública Americana.

Imagem do topo da página; Extrato do quadro "Galileu perante a Inquisição"de J. Robert-Fleury.

Exercício - A conservação e transformação da Energia.

Segundo as nossas mais recentes teorias, qualquer fenômeno da natureza necessita  de uma transformação de energia para acontecer. Tome como exemplo um automóvel.

Para ele se movimentar é necessário que a energia química da gasolina se transforme, no motor a combustão, em energia cinética.

No exercício a seguir vamos trabalhar o conceito de transformação da energia. A cada lance do jogo você é apresentado a uma fonte primária de energia. Seu trabalho é organizar os equipamentos, isto é, coloca-los numa certa ordem de tal maneira que se consiga obter o trabalho desejado. Veja a figura abaixo.

À esquerda temos a fonte primária, a energia eólica. À direita temos o trabalho que desejamos realizar para mover a esteira do cachorro. No meio temos os equipamentos necessários para transformar a energia eólica em energia cinética da esteira.

Clique aqui e abra a animação. Clique no botão start para iniciar o exercício. Identifique a fonte de energia primária e o tipo de energia do consumidor. Vá colocando os equipamentos na ordem lógica para o funcionamento do sistema clicando nas figuras da faixa de baixo e arrastando para a faixa de cima. 

Clique aqui e abra a animação. Quando acertar as figuras se movem e é apresentada uma mensagem. Clique no botão next para continuar.

Produção da Animação: Science-NetLinks, site sobre educação da AAAS, Advancing Science Serving Society,

Informação via The Teacher List. Site sobre educação canadense de Pete Mackey, um professor de História e também professor de Ciência da Computação, na cidade de Alberta, Canada.

Exemplo - A primeira imagem da Terra, vista do espaço.

No dia 12 de maio de 1959 mais um foguete Thor, no teste de número 187 da Força Aérea Americana foi lançado de Cabo Canaveral. 

Este, no entanto, era um teste diferente. Além dos equipamentos de telemetria o míssil levava na sua cápsula de dados uma câmera de 16mm.

Depois de 15 minutos de voo, a uma altitude de 1500 quilômetros, a cápsula retorna para a superfície da Terra. Ela foi resgatada por um navio no ponto de impacto previsto no meio de oceano Atlântico. 

Os dados de telemetria e o filme da câmara foram processados pela General Electric, a fabricante dos equipamentos. O filme recuperado pela GE mostra o momento da separação de um dos estágios do míssil e, de quebra, mostra também o planeta ao fundo.

Assista ao filme a seguir: A primeira imagem da Terra, vista do espaço.

Produção do vídeo: Shenectady Museaun. Este é o Arquivo no Youtube da Companhia General Electric para filmes técnicos.

Exemplo - As Teorias da Gravitação de Newton e de Einstein.

No modelo cosmológico de Aristóteles a Terra está imóvel no centro e tudo o mais gira em volta dela. As Leis que governam os Céus, acima da órbita da Lua, não são as mesmas Leis que nos governam.

Aqui, no mundo das mudanças, os corpos se movem buscando o seu lugar natural. Uma pedra, por exemplo, uma vez liberada, se move para baixo, procurando ocupar o seu lugar natural, na direção do centro da Terra. Outros, como o fogo, se movem para cima, pelo mesmo motivo. 

Newton, por sua vez, introduziu a Gravitação Universal que, como o nome indica, uniu os Céus e a Terra sob a mesma lei. Um corpo com massa, nos Céus e na Terra, se move em resposta à ação atrativa de uma força exercida por outro corpo com massa situado nas vizinhanças. Esta força ele chamou de Força Gravitacional. Conheça o conceito clicando aqui.

A Lei da Gravitação de Newton faz excelentes previsões mas não responde à questão: O que é a Gravitação? A resposta foi fornecida por Einstein, séculos depois. Ele o fez eliminando a Força Gravitacional.

Segundo Einstein, um corpo como a Terra modifica a geometria do espaço e do tempo a sua volta. Um outro corpo, como a Lua, situado nas proximidades segue o caminho "reto" determinado por essa "curvatura" do espaço e do tempo.

Assita ao segmento da série de televisão The Elegant Universe, da PBS, apresentada pelo físico Brian Grenne. As legendas são de Carlos Portela. Nele se fala do segredo embaraçoso de Newton: Afinal, o que é a gravitação?

As teorias Físicas têm um campo de aplicação. Dentro dele a teoria funciona e sempre funcionará. Porém, toda teoria eventualmente é absorvida como um caso especial de uma outra teoria mais abrangente. Foi exatamente isto o que ocorreu com a teoria da gravitação de Newton.

PBS, Public Broadcasting Service. Esta é a rede de televisão pública americana. As séries educacionais, como The Elegant Universe, são produzidas por NOVA e podem ser encontradas aqui.

O vídeo foi disponibilizado no site: Vídeos para o ensino de Física e Química, de Carlos Portela. Neste site você encontrará bons vídeos para uso no ensino médio.

Exemplo - A Força Centrípeta e a Inércia.

Vamos estudar um experimento que mostra a ação da Força Centrípeta e da Inércia. O conceito de Inércia você pode recordar aqui.

No  experimento a seguir, o papel de Força Centrípeta é exercido pela reação do rolo à força de compressão da esfera, isto é, a Força Normal. Veja aqui como isto funciona.

Temos então um rolo de fita adesiva e uma esfera. O estudante faz a esfera girar pela parte interior do rolo. A Força Centrípeta mantém a esfera na trajetória circular.

A Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia) afirma que, retirado o rolo, a esfera deve se mover em linha reta na direção que tinha no instante em que a Força Centrípeta deixa de atuar. Ela o faz quando o estudante levanta o rolo de fita adesiva.

No quadro 01 temos a foto do exato instante em que o estudante começa a levantar o rolo de fita adesiva. Note  os vetores Força centrípeta (seta laranja) e  velocidade (seta vermelha).

No quadro 02 temos o instante seguinte. O rolo não está mais em contanto com a esfera e a Força Centrípeta não existe mais. Logo, não há mais mudança na direção do movimento da esfera. Ela "sai pela tangente", isto é, em linha reta.

A inércia da esfera faz com que ela permaneça se movimentando na direção que tinha no momento em que a Força Centrípeta deixou de agir.

Claro, a Força de Atrito exercida pela superfície está atuando sobre a esfera, mas ela tem a mesma direção da velocidade e, por isto, não tem a capacidade de mudar a direção, apenas muda o módulo da velocidade da esfera.

O movimento da esfera deve então ser retilíneo. Veja abaixo o vídeo da experiência.

Produção do vídeo: Darren Fix, do site sciencefix. A coleção dos vídeos estão disponíveis aos estudantes interessados no canal sciencefix, do Youtube.

Imagem do topo da página: muitafisica, blog de exercícios de Física para o Ensino Médio.

Exemplo - Como detectar uma partícula.

O conceito de átomo como os constituintes últimos da matéria vem de longa data. Já estava presente na Grécia antiga. No entanto, o conceito se firmou na Física somente no início do século XX.

O curioso é que na mesma época em que se obteve provas suficientes da existência dos átomos se descobriu também que eles não eram, afinal, indivisíveis.

A Física, então, experimentou uma espécie de "corrida do ouro" para a detecção dessas partículas menores que os átomos. Na época, elas eram chamadas de raios. Raios X, raios Beta, raios Gama,etc. Enfim, inventaram raios para todos os gostos.

A figura do topo da página mostra a foto do rastro deixado por um pósitron, isto é, uma partícula em tudo semelhante ao elétron, mas com carga positiva, numa câmara de nuvens. Esta foto foi feita por Carl Anderson. Os positrons foram detectados pela primeira vez por Carl Anderson em 1932.

É interessante mencionar que um dos grandes pesquisadores neste campo foi o físico brasileiro César Lattes. Você pode assistir um documentário sobre sua vida aqui.

Afinal, como é possível perceber uma partícula tão pequena, menor que um átomo?

Um dos primeiros detectores foi inventado por Charles Wilson em 1911. Chama-se "Câmara de Wilson" ou "Câmara de Nuvens". Veja na figura ao lado.

Uma  câmara de nuvens é constituída por um cilindro transparente contendo ar saturado por vapor de água.

Diminuindo-se a pressão do ar dentro da câmara o ar saturado se resfria e fica num estado de equilíbrio instável chamado "supersaturado". Quando uma partícula carregada penetra na câmara e passa através do ar, colide com os átomos que estão no seu caminho e arranca elétrons.

Os átomos ionizados dão origem a condensação do vapor e forma uma trilha que revela a trajetória da partícula. O fenômeno é semelhante ao rastro deixado por um jato ao voar em grande altitude. Essas trilhas denunciam a presença de uma partícula; a trajetória denuncia o tipo de partícula.

O vídeo abaixo foi produzido pelo Professor Dulcídio Braz, no CERN, em 2010 e disponibilizado pelo Canal do Dulcídio, no Youtube.

O vídeo mostra o rastro de uma partícula criada na interação de um raio cósmico com a atmosfera, numa câmara de nuvens caseira. O equipamento foi construído pelo próprio professor Dulcídio.

Desta maneira foram detectadas muitos tipos de partículas. Note que, na verdade, ninguém "viu" uma partícula. Elas são muito pequenas.

O que vemos é o resultado da interação delas com o vapor de água. Usando um campo magnético podemos mudar a trajetória delas. A forma da trajetória nos dá o tipo de partícula.

European Organization for Nuclear Research é a organização que construiu e opera o maior acelerador de partículas do mundo.