A Física nos desenhos animados

Exercícios de cálculo são
 importantes, mas insuficientes.

Compreender e saber utilizar as três leis da Mecânica Clássica propostas por Sir Issac Newton vai muito além de saber o que elas dizem ou mesmo ser capaz de enunciá-las.

Ao resolver problemas (ou exercícios de fixação) os alunos normalmente se preocupam em "como aplicá-las para se chegar a uma resposta válida", mas raramente se consegue uma boa compreensão dessas leis apenas com "aplicações mecânicas, seguindo receitas de bolo".

Um bom exercício para aprimorar a compreensão dessas leis consiste em aplicá-las para identificar "situações impossíveis", ou seja, situações onde essas leis estejam sendo visivelmente transgredidas. Mas como fazer isso se essas leis são justamente proposições sobre como as coisas se dão? Onde encontrar exemplos de violação de leis e princípios que são, por definição, "invioláveis"?

O lugar certo para isso são as "telas de diversão": o cinema e a TV.

Tanto nos filmes de ficção científica, ação, aventura, etc., quanto nos desenhos animados há uma persistente e notória transgressão de todas as leis da Física (e do bom senso!). Colocar o aluno diante de um desses filmes e pedir a ele que identifique algumas dessas situações é uma ótima maneira de levá-lo a pensar e compreender a extensão e validade dessas leis.

Papa-Léguas: esse moço é um

delinquente das leis de Newton!

Porém, filmes são geralmente longos e ninguém gosta de assistir apenas a um pequeno trecho de um filme. Uma solução alternativa consiste em usar desenhos animados de curta duração.

O melhor exemplo de que me lembro de desenhos que tragam violações absurdas das leis da mecânica, e que sejam divertidos e curtos, é a série de desenhos do "Papa-Léguas" (ou Road Runner).

Com um projetor multimídia ligado a um notebook e uma pequena caixa de som amplificada, você pode "levar o cinema para dentro da sala de aula" e explorar a possibilidade de exercitar, avaliar e consolidar a compreensão sobre as três leis de Newton em uma atividade que requer, no máximo, 10 minutos de projeção e mais uns vinte de discussão.

Para propor uma atividade como essa você pode adaptar o roteiro a seguir:

1. certifique-se de que os alunos já tiveram conhecimento das três leis de newton;
2. selecione um desenho do Papa-Léguas e projete-os para a classe;
3. instrua os alunos para que escolham livremente uma cena qualquer do desenho onde haja claramente uma violação de alguma das três leis de Newton;
4. discuta com a classe algumas das escolhas dos alunos  (pelo menos uma escolha envolvendo cada uma das três leis e, se possível, duas escolhas de cada uma das leis);
5. peça aos alunos que "expliquem" porque houve violação e faça os "reparos" necessários de maneia que todos compreendam como foi possível chegar à conclusão sobre a violação a partir da compreensão de uma lei de movimento que descreve o comportamento esperado do fenômeno.

Alunos assistindo a um desenho do Papa-Léguas para depois
apontarem trechos onde houve a "violação" de alguma das
três leis de Newton.

Experimente e depois, se quiser, relate sua experiência nos "comentários" dessa postagem.

O mistério da caixinha de Glub-Glub

Ainda na linha da compreensão da metodologia científica, e após discutir o princípio da refutabilidade da forma como apontei no post "Tenho um dragão na minha garagem. E agora?...Chame a ciência!", na aula seguinte o desafio natural para os alunos consiste em "criar modelos explicativos" para algo existente, mas desconhecido e "inviolável".

A grande verdade é que "a ciência não faz descobertas" (dizer que a ciência faz descobertas é uma espécie de licença poética concedida aos leigos), ela constrói "modelos explicativos" e, propõe leis, princípios e teorias que apóiam esses modelos. Pensando nisso, nada melhor do que deixar os alunos vivenciarem uma situação dessas.

Esta é a misteriosa
Caixinha de Glub-Glub do Prof. JC

A minha Caixinha de Glub-Glub é um dispositivo inviolável que deve possuir algum tipo de mecanismo que a faça se comportar da maneira como ela se comporta: "Quando um palito é puxado para fora, o outro também sai e, quando um palito é empurrado para dentro, o outro também entra".

Minha caixinha foi construída em 2008 e logo em seguida eu tomei uma pílula do esquecimento, de maneira que nem eu mesmo sei dizer agora como ela funciona. O desafio para os alunos consiste em propor modelos que expliquem seu funcionamento, inferir que materiais são usados em sua construção e, ao final, "se conformarem" com a idéia de que NUNCA, JAMAIS, DE FORMA ALGUMA, EM NENHUMA HIPÓTESE, eles saberão de fato o que há dentro dessa caixinha.

Em 2009 um aluno do EJA (Ensino de Jovens e Adultos) se encantou com a idéia e resolveu construir sua própria caixinha, que ele chamou de "Caixinha do Curioso", e publicou um vídeo no Youtube mostrando seu mecanismo (mas esqueceu de mostrar seu comportamento visto exteriomente, he he). A caixinha dele é, obviamente, diferente da minha, mas dá uma idéia boa de que dentro da minha caixinha também é possível que "existam coisas". :)

A parte legal dessa atividade é ver o desespero dos alunos ao receberem a notícia de que JAMAIS saberão se seus modelos da Caixinha de Glub-Glub correspondem à realidade e, por associação, que o que a ciência "explica" também pode não ter uma relação (tão direta quanto imaginamos) com qualquer realidade, muito embora essa explicação seja a "mais plausível" até o momento.

Muita discussão, hipóteses
e "explicações curiosas". :)

É comum que depois dessa atividade alguns alunos se sintam encorajados a criarem suas próprias caixinhas, ou que resolvam se empenhar em encontrar um "modelo melhor" do que o que encontraram antes para explicar a minha caixinha.

Cabe aqui ressaltar que a idéia dessa atividade consta no material de apoio ao professor produzido pela SEE-SP para o ensino de física moderna (segundo semestre do terceiro ano), mas que eu a adaptei para o início do primeiro ano por entender que é nesse momento que os alunos estão mais propensos a começarem a compreender a ciência como uma construção humana.

É uma pena que com míseras duas aulas semanais de 50 min e um pseudo-currículo do período jurássico não possamos oferecer esse tipo de aulas muitas outras vezes ao longo do ano. Infelizmente foram enxertando o currículo do Ensino Médio com tantas disciplinas e reduzindo tanto a carga horária da área de Ciências da Natureza que hoje em dia mal damos conta de "apresentar levemente a ciência" aos alunos.

Tenho um dragão na minha garagem. E agora?...Chame a ciência!

Como parte das atividades das duas semanas iniciais, meus alunos do primeiro colegial se depararam com o problema de compreender o conceito de Ciência e, dentro desse escopo, da Física como ciência básica.

Mas como entender o que é ciência e o que não é ciência em um mundo onde a ciência foi endeusada, graças à tecnologia, e passou a ser o "objeto de desejo" de todos aqueles que querem dar algum ar de "verdade" às suas alegações?

A propaganda faz uso da ciência sempre que quer nos convencer de que algo "funciona". Os garotos-propaganda de pasta de dente, por exemplo, são dentistas, não é? Todos os vendedores de "colchões magnéticos" gostam de dizer que "foi cientificamente comprovado que...", e o mesmo vale para os vendedores de qualquer outra coisa quando se quer que essa coisa pareça "confiável".

Num mundo consumista repleto de picaretas de todo tipo tentando nos empurrar tralhas que pretensamente "foram atestadas pela ciência", compreender o que de fato pode ser científico e o que não pode é fundamental e, portanto, não é mera exigência curricular ou pretexto para afirmar a Física como Ciência.

Karl Popper

Uma ótima forma que encontrei de abordar o conceito de Ciência baseia-se no critério de refutabilidade de Karl Popper (“Um enunciado ou teoria é falsificável,  segundo o meu critério, se e só se existir,  pelo menos um falsificador potencial” - POPPER, K.R. O Realismo e o Objetivo da Ciência. Lisboa: D. Quixote, 1987a.).

Carl Sagan

A forma que encontrei para apresentar isso de maneira palatável ao aluno foi tomar emprestado (com as devidas adaptações que a sala de aula exige) a passagem do livro "O Mundo Assombrado Pelos Demônios", de Carl Sagan, onde ele exemplifica o critério de refutabilidade a partir da situação hipotética de alguém que afirma "ter um dragão em sua garagem".

Na prática o que fiz foi encenar a situação descrita no livro afirmando para a minha classe: "Tenho um dragão na minha garagem. Como vocês podem comprovar se há mesmo um dragão lá?".

Curiosamente os meus adoráveis alunos do 1D seguiram um roteiro bastante parecido com o que Sagan imaginou em seu livro, o que me leva a reforçar ainda mais minha admiração por ele e sua capacidade de tornar a ciência palatável aos mortais comuns e, por outro lado, estou ainda mais convencido de que esses meninos e meninas só não têm notas excepcionais nas avaliações externas porque nós, responsáveis pela Educação, não estamos conseguindo dar conta de oferecer a eles a educação que eles merecem, e não porque tenham alguma "dificuldade natural".

Segue-se um resumo editado do diálogo em sala de aula (A indicação "Aluno" refere-se a vários alunos que interviram opinando. Nem todas as intervenções estão relatadas):

Prof. JC: Tenho um dragão na minha garagem. Como vocês podem comprovar se há mesmo um dragão lá?

Aluno: Vou lá e tiro uma foto dele. [Solução de comprovação prática e inteligente. +]

Prof. JC: Infelizmente não será possível, pois meu dragão é invisível.

Aluno: Jogamos (borrifamos) tinta na garagem, então ele vai aparecer. [extraordinário! +++]

Prof. JC: Também não vai dar, porque meu dragão é imaterial, ou seja, a tinta vai atravessá-lo.

Aluno: Colocamos um pote de comida (de dragão) na garagem. Se a comida sumir é porque há um dragão que comeu a comida. [Incrível! Dedução indireta baseada em princípios de conservação. +++++]

Prof. JC: Meu dragão não precisa de alimento. Então isso também não vai dar certo.

Após algumas pausas e outras sugestões de teste também frustradas pelo professor, chegamos enfim ao clímax do desânimo, quando os alunos começam a achar que esse dragão é obviamente "impossível"! E eis que então Popper e Sagan devem ter brindado em suas tumbas, pois está claro então que:

1 - Esse dragão pode ou não existir mas, definitivamente, não pode ser colocado como uma verdade científica, já que não pode ser "testado" de nenhuma forma;

2 - A Ciência se ocupa do estudo dos fenômenos naturais utilizando-se de métodos de pesquisa, experimentação, teorização e sistematização que são passíveis de refutabilidade;

3 - A Ciência não afirma verdades absolutas, mas tão somente constrói teorias coerentes em si mesmas e não conflitantes com outras teorias, leis e princípios da própria ciência;

4 - A Ciência, por seus métodos, é dinâmica, mutável, humana, sujeita à críticas e revisões constantes e, por isso mesmo, progride e aperfeiçoa-se cada vez mais.

E você? Tem algum dragão na sua garagem?

Se o chuveiro produz calor, a geladeira produz frio?

Das concepções prévias que muitos alunos trazem sobre o tema "calor e temperatura", uma concepção recorrente diz respeito à "produção de frio" ou, equivalentemente, a concepção de que se pode criar calor e criar frio. Afinal, o que faz a nossa velha geladeira? Será que ela realmente produz frio?

"Fique frio", vamos tentar esclarecer um pouco esses pontos.

Calor não significa "quente" e "frio" não é o oposto de calor. Frio é oposto de quente e está relacionado à temperatura de um corpo. Um corpo com temperatura elevada está quente, já outro com baixa temperatura está frio.

De que maneira fazemos com que um corpo frio fique quente? Simples: fornecemos calor para o corpo! Assim, calor é o nome da energia que transferimos a um corpo frio para que ele fique quente (ou mude de estado físico, mas isso já é outra história).

Calor é energia! Ou, mais especificamente, é o nome dado à uma forma de energia em trânsito que flui expontaneamente de corpos com maior temperatura para corpos com menor temperatura. Assim, para que um corpo fique frio ele deve perder energia. Uma forma de se conseguir isso é fazer com que ele transfira calor para outro corpo mais frio.

E a geladeira? Pois é, ela faz exatamente isso: ela retira energia de sua parte interior e a transfere para sua parte exterior na forma de calor. Ou seja, a geladeira não produz frio, ela transfere energia para o ambiente na forma de calor e, exatamente por essa razão, ela fica com seu interior mais frio que o seu exterior!

O que a geladeira produz, na verdade, é calor! Ela aquece o ambiente externo a ela e você pode perceber isso facilmente tocando o dissipador de calor que fica na sua parte traseira (aquela grade com um cano dobrado e colado a ela).

É claro que a geladeira não cede calor espontaneamente para o ambiente, já que este se encontra a uma temperatura maior do que a temperatura do interior da geladeira. E é por isso mesmo que a geladeira precisa de um motor e de um sistema de compressão de gás. Se quiser saber mais sobre como funciona a geladeira, dê uma olhada no artigo "Como funcionam as geladeiras" no site HowStuffWorks.

Então, resumindo:

• Calor é uma forma de energia em trânsito que flui de forma espontânea de corpos com maior temperatura para corpos com menor temperatura. Mas o calor também pode fluir de forma "forçada" de corpos de menor temperatura para corpos de maior temperatura (caso da geladeira!);
• Quente e frio são termos opostos relacionados à temperatura. Quando a temperatura de um corpo é "alta", dizemos que ele está quente e, inversamente, se sua temperatura é "baixa" dizemos que ele está frio.

Quando dizemos que "estamos com calor" não estamos na verdade dizendo que "temos calor em nós", pois o calor é uma energia em trânsito e não uma energia que fica contida em nós ou em qualquer outro corpo. Da mesma forma, quando dizemos que estamos com frio também não queremos dizer com isso que temos uma espécie de "anti-calor" em nós.

Opa, e agora? Será que o chuveiro realmente "produz calor"?

Tá quente ou tá frio?

A segunda série do colegial começa o ano (para meus alunos) aprendendo sobre Física Térmica (Termologia, para os mais chegados). Matéria interessante, pois, onde será que não ocorrem processos envolvendo os conceitos de calor e temperatura? Hum... Parece que isso está por toda parte...

Historicamente o ser humano procura entender os processos térmicos desde suas mais remotas origens. Yes! Afinal, tivemos que dominar o fogo ainda nos tempos das cavernas, não foi?

Tudo bem que hoje em dia usamos fornos de microondas que aquecem nossos alimentos sem nenhum "fogo" (Puxa, é mesmo! Como será que isso funciona?), mas para chegarmos até aqui foi um loooooongo caminho.

Além disso, nem sempre queremos fogo: às vezes tudo o que desejamos é um ar-condicionado para nos refrescar. Um bom suco geladinho também cai bem! Por isso, além de "fazer fogo", também precisamos saber "fazer frio". Será que uma coisa tem relação com a outra?

Dominar os segredos do fogo (do calor e do frio) nos permitiram sair das cavernas, cozinhar alimentos, espantar animais, fazer a guerra e, de vez em quando, viver em paz. Mas, entre o homem das cavernas e o cavernoso homem atual, houve um momento em que "usar o calor" fez muita diferença: nos primórdios da Primeira Revolução Industrial. (Veja um resumo rápido e bem legal no Portal São Francisco, por exemplo).

A invenção das máquinas térmicas fez nascer uma nova indústria, uma nova economia e uma nova sociedade completamente diferente da sociedade feudal de então, impactando profundamente nos destinos da humanidade. Até hoje "queimamos" milhares de toneladas de combustível todos os dias para alimentar nossas máquinas térmicas. Você sabia que o automóvel é uma máquina térmica?

Compreender os processos térmicos é importante também no nosso dia-a-dia. Lembra-se de quando sua mãe dizia "Não põe a mão na panela porque ela está quente e você vai queimar a mão, menino!"? Pois é, a gente pode "se queimar" se não souber como funcionam os processos térmicos. Mas, para começar a entender esses processos é preciso saber primeiro o que significam os termos "calor" e "temperatura". Serão a mesma coisa?

Comece por aqui: Michaellis - Moderno Dicionário da Língua Portuguesa (online!). Digite as palavras "calor" e depois "temperatura" e veja o que o "pai dos burros" nos diz.

Depois pode tentar a Wikipédia. Mas nunca confie muito nela, ok?

Por fim, apele para o Google!

Feito isso, procure o significado dessas palavras no seu livro didático (ele é bastante confiável!) e, se ainda assim restar alguma dúvida, não hesite: pergunte ao professor!

À propósito, acostume-se a usar o recurso do Plantão de Dúvidas online sempre que precisar, ok?

Física? Afinal, do que se trata?

Começo de curso de Física no Ensino Médio é sempre complicado, porque:

• Se o aluno já a conhece, há uma grande chance de que não goste dela;
• Se o aluno não a conhece ainda, há uma grande chance de que ele imagine que não vai gostar dela.

Na verdade, tudo depende de como ele for "apresentado" à ela.

Então, o que dizer para um moço ou uma moça, de 14 ou 15 anos, sobre o que É a Física e porque ela É tão fascinante?

Acho que podemos começar mostrando a esse aluno o quanto é fascinante a "natureza". Sim, isso mesmo! Afinal, o que a Física estuda "é apenas tudo o que existe na natureza"!

Não é difícil convencer alguém de que a natureza é bela, que o nosso planeta é fascinante, que nosso universo é incrível e que, mais incrível ainda somos nós, que existimos nele e tentamos compreendê-lo!

Há tantas coisas maravilhosas e "explicáveis" no universo e no nosso cotidiano que é virtualmente impossível alguém não se interessar por compreender nada disso. E é aí, nessa tentativa de compreensão da natureza, que entra a Física!

A Física não "mora nos livros", não existe apenas na cabeça de algumas pessoas. Ela está em você mesmo, na praça, na chuva, na brisa, em um beijo apaixonado. A Física é apaixonante!

Nosso mundo é infinito (porém, limitado, he he) e repleto de coisas altamente complexas, como nós mesmos. Em um piscar de olhos milhares de milhares de milhares de fenômenos acontecem ao nosso redor e em nós mesmos.

Para todo lado "há coisas acontecendo", ainda que nem sempre consigamos vê-las. Coisas muito rápidas, coisas muito lentas, coisas muito grandes, coisas muito pequenas, coisas de muitas cores e coisas "invisíveis". E está tudo acontecendo o tempo todo e em todo lugar. O universo é extraordinário porque é altamente complexo, rico em fenômenos, objetos, formas

E, no meio de toda essa complexidade, riqueza e beleza, estamos nós e a Física. A beleza da Física, no entanto, não está em sua complexidade, mas sim em sua simplicidade!

É fascinante saber que podemos compreender grande parte de toda essa complexidade e riqueza do universo com apenas um punhadinho de idéias: as leis e princípios da Física.

Você certamente já brincou com, ou pelo menos conhece, um brinquedo chamado "Lego". Juntando essas pecinhas é possível construir coisas bastante complexas e interessantes.

A natureza é como um lego gigantesco, mas com apenas algumas "pequenas peças" que se encaixam de diversas formas e, assim, criam toda a complexidade que vemos. Saber como essas pelas se encaixam é a grande tarefa da Física.

Na apresentação abaixo você tem um "grande resumo" do que é a Física e como ela lida com esse conhecimento sobre a natureza.

Física - introdução

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A Física está presente em todo canto e, além disso, mesmo que você não a conheça (o que é uma pena, mas pode ser resolvido facilmente), você a utiliza direta ou indiretamente. Ela está presente em toda a tecnologia que move nosso mundo contemporâneo, nos alimentos, nas roupas, nos hospitais e na suas horas de lazer.

Ao longo da história a Física ajudou a mudar o mundo várias vezes. E mudou junto com ele muitas vezes também! A ciência, e a Física em particular, são partes da história da humanidade e ajudam a construir essa história o tempo todo (assim como você e eu!).

Então, já que você não pode escapar da Física e nem do seu destino humano, é melhor tentar compreendê-la e tirar disso um bom proveito para sua vida, seja lá como for que você decida vivê-la.

Associando resistores: simulador java

Estudar as associações de resistores pode parecer chato, mas não é. Principalmente se você puder montar associações facilmente e verificar como elas funcionam.

Fizemos isso em sala de aula usando um applet java criado por Walter Fendt:

Com esse applet é possível criar diversas associações em série, em paralelo e mistas (como a mostrada na figura acima) e obter as leituras de corrente, tensão e resistência de cada resistor ou de uma associação (qualquer parte do circuito), bem como a reistência equivalente da associação (ou de cada parte dela). Para obter as leituras de um trecho do circutio (ou de uma associação, ou de um componente), basta selecionar com o mouse o trecho escolhido.

Usei o applet em aula para criar problemas que eram resolvidos simultâneamente pelos alunos e por mim, em lousa, e o resultado foi bastante bom.

Quem quiser acessar (e baixar, se preferir) esse applet e outros do mesmo autor, pode usar os links abaixo:

• site do autor
• applets do autor traduzidos para o português
• esse applet (associação de resistores)

Infelizmente esse applet ainda não foi traduzido para o português, mas como sua utilização é bastante intuitiva, isso não deverá ser um problema.

Fica ai mais essa dica.

Caprichando no segundo semestre

Se você é um daqueles alunos que encontrou alguma dificuldade com a disciplina de física no primeiro semestre desse ano, não se preocupe, "seus problemas se acabaram-se"! Segue abaixo "totalmente de grátis" 10 dicas sobre como se recuperar no segundo semestre e tirar aquelas notas incríveis e completamente azuis! E mais: você ainda ganhará "totalmente de brinde" algumas dicas para superar aquelas pequenas dificuldades matemáticas!

1. Faça todas as tarefas: você já deve ter percebido que aquela tarefa que você copiou e não fez acabou lhe fazendo falta na hora da prova, certo? Então deixa de moleza e começe a fazer as suas tarefas;
2. Estude pelo livro didático: sim, aquele livro foi feito para você estudar os temas que aparecem escritos lá! Incrível, não? O livro didático lhe permite revisar os conteúdos da aula e ainda trás alguns conteúdos "novinhos" que você poderá discutir com o professor;
3. Problemas com a matemática?: se aquelas "fórmulas esquisitas" lhe parecem realmente esquisitas, não se desespere. Primeiro leia a teoria do livro, veja o significado de cada letra que aparece nas fórmulas e acompanhe a resolução dos exercícios de exemplo que o próprio livro fornece. Compare com o que estudou em classe e tente resolver os problemas. Evite usar calculadoras (elas são práticas para quem tem que fazer muitas contas, mas são péssimas para quem não sabe fazer contas);
4. Recorra ao professor sempre: sim, nós professores recebemos dinheiro todo mês para que dediquemos um tempo especial para tirar suas dúvidas e ajudá-lo a compreender os conceitos e a fazer suas tarefas! Recorra ao professor sempre que não tiver compreendido completamente qualquer assunto;
5. Use o seu caderno para estudar: ele não serve apenas para fazer desenhos, tirar folhas para fazer aviozinhos ou bolinhas de papel. Faça resumos, esquemas, anote dúvidas, resolva exercícios do livro ou que o professor passou em classe;
6. Use a internet para estudar: complemente seu estudo pesquisando na internet os assuntos estudados em classe. Se não souber como fazer isso, pergunte ao professor!
7. Reuna a turma para estudar: procure formar um grupo de estudo. Várias cabeças pensam melhor do que uma só. Mas lembre-se de que a reunião é para estudar e não para jogar conversa fora apenas, ok?
8. Dedique um tempo semanal para estudar: pelo menos duas horas para estudar os assuntos de física da semana já são suficientes. Não deixe de estudar em nenhuma semana e, preferencialmente, estude os assuntos da aula no próprio dia em que teve aula. Não acredite que uma "estudadinha de véspera de prova" vá resolver... Não resolve;
   
9. Não falte às aulas: se já não é fácil compreender bem a matéria quando você está lá, na sala de aula, imagine então como será se tiver que estudar sozinho. Evite faltar às aulas e, se precisar faltar, consulte seus colegas de classe e coloque todos os assuntos estudados em dia;
10. Dedique sua atenção às aulas: se você está tendo dificuldades para compreender os assuntos estudados, preste muita atenção nas explicações do professor, faça perguntas, peça ajuda aos colegas na hora de resolver os exercícios e recorra ao professor sempre que não conseguir fazer sua tarefa.

Com essas dicas e um pouquinho de "atitude" você poderá ter um segundo semestre azulzinho e até mesmo divertido. Não deixe para tentar salvar seu pescoço apenas no último bimestre. Começe já a fazer corretamente aquilo que não tem feito. Tenha fé em si mesmo e coragem para encarar o sucesso!

Buraco negro "feito em casa"

Bom, não é bem "em casa", mas quase. Cientistas chineses criaram um dispositivo capaz de capturar ondas eletromagnéticas na frequência de microondas e convertê-las em calor com uma taxa de conversão de 99%. Nada impede agora que outras frequências de ondas eletromagnéticas, como as frequências da luz visível, também, possam ser capturadas dessa forma. Veja a reportagem completa no site Inovação Tecnológica.

Os chineses usaram um sanduíche de materiais com diferentes propriedades relativas à absorção de luz. Esses materiais são chamados de metamateriais e são também usados em pesquisas que buscam a invisibilidade. Pelo menos para a frequência das microondas já podemos dizer que essa invisibilidade foi alcançada.

Preguiça é coisa natural!

A mecânica é um dos mais antigos campos de estudo da física. Entender os movimentos e, entendendo-os, poder prever o futuro (dos movimentos, pelo menos) sempre foi um dos grandes desejos da humanidade. Já houve quem dissesse que tudo é movimento (Heráclito de Éfeso) e, se for ver, é mesmo!

No estudo da mecânica, um dos princípios mais básicos é o que Sir Isaac Newton formulou, em sua forma final (porque foram muitos os que contribuíram para que Newton chegasse à sua conclusão final), e é conhecido atualmente como o Princípio da Inércia ou, como alguns erroneamente dizem (*1), como a Primeira Lei de Newton. Há várias maneiras de se enuciar esse princípio, mas a que eu prefiro é essa: "Preguiça é coisa natural!".

(*1) O Princípio da Inércia é chamado por alguns autores de Primeira Lei de Newton. Porém, há aí, a meu ver, três problemas:

1 - a primeira lei de Newton não é a primeira, pois newton não enumerou suas "leis". O Princípio da Inércia aparece na definição número 3 do livro I do Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. 

2 - o princípio da inércia não é verdadeiramente uma lei, no sentido matemático, e sim um princípio empírico (que verificamos empiricamente ser verdadeiro) que parece fazer sentido em conjunto com os demais princípios que Newton enunciou.

3 - não foi Newton quem teve o "insight" de formular o princípio da inércia sozinho, antes dele Galileu e Descartes, entre outros, já haviam também trabalhado na idéia. Coube a Newton, como ele mesmo afirmou, ver mais longe que os gigantes sobre cujos ombros ele se apoiou.

Segundo o princípio da Inércia, todos os corpos que possuem massa tendem naturalmente a manterem seu estado de movimento instantâneo, ou seja, sua velocidade vetorial (*2).

(*2) velocidade vetorial: rapidez + direção e sentido do movimento.

Assim, se um corpo qualquer se encontra parado em um referencial inercial (*3), então ele tende naturalmente a continuar parado naquele referencial. Se, por outro lado, o corpo se encontra em movimento naquele referencial, então ele tende a manter a mesma rapidez, a mesma direção e o mesmo sentido de movimento.

(*3) Referenciais inerciais são aqueles em que os observadores não estão acelerados (em relação às estrelas fixas). Na prática esses referenciais são uma "aproximação", uma "idealização", visto que não parece existir nenhuma "estrela fixa no céu", que o próprio céu não é estático e, finalmente, que Albert Einstein também já mostrou que "referenciais acelerados podem ser vistos como referenciais inerciais sob certas circunstâncias" (Princípio da Equivalência).

Outra forma de enunciar esse princípio consiste em dizer que um corpo tende a manter seu estado de movimento se a resultante das forças que atuam nele for nula. Essa forma é mais "honesta", porque realmente não há nenhum corpo no universo que não esteja sujeito à forças.

É claro que corpos que estejam descrevendo curvas não estão obedecendo a esse princípio, pois mudam constantemente de direção. Porém, esses corpos não descrevem curvas expontaneamente, mas sim porque são obrigados a fazê-lo devido a ação de forças. Se deixarem de ser obrigados a fazerem a curva, eles "sairão pela tangente, por inércia", ou seja, tenderão naturalmente a se moverem em linha reta com a velocidade que possuírem no instante em que não forem mais obrigados a fazer a curva pela ação das forças  neles aplicadas externamente. É por essa razão que carros derrapam em curvas quando perdem o atrito com o chão que os obrigava a fazer a curva.

O Princípio da Inércia é um dos grandes inimigos mortais dos super-heróis, dos personagens de desenho animado e dos magos e deuses em geral, pois ele contraria a hipótese de que se possa "anular um movimento" ou "criar um movimento" apenas "pela vontade" do próprio corpo ou de um agente externo, sem que haja uma interação física entre o corpo e um outro corpo, externo a ele, que possa lhe aplicar forças que o obriguem a mudar seu estado de movimento.

Por exemplo, se você tivesse um "poder mental" capaz de mover um automóvel inicialmente em repouso apenas com a força do seu desejo (ou do seu pensamento), provavelmente você sofreria danos cerebrais irreversíveis, pois seu cérebro teria que sofrer uma força idêntica em em sentido oposto - mas isso já é outra história e fica para outra oportunidade. :)

É por desconhecimento desse princípio, ou porque não damos muita importância a ele, que em acidentes automobilísticos muitas pessoas sofrem lesões que poderiam ser evitadas, caso estivessem usando o cinto de segurança.

Vivenciamos o princípio da inércia em milhares de situações cotidianas. Você seria capaz de listar pelo menos mais três situações dessas (que você mesmo já vivenciou)?

Aparelho brasileiro analisa composição química de galáxias

Aparelho projetado e feito no Brasil para identificar composição química e movimento de galáxias, o filtro imageador ajustável brasileiro (BTFI), segue em junho para o telescópio do Observatório Austral de Pesquisa Astrofísica (Soar) nos Andes chileno.

O BTFI é o terceiro dos quatro equipamentos astronômicos que o Brasil se comprometeu a fabricar para o Soar, observatório que abriga um telescópio com espelho de 4,1 metros de diâmetro, instalado a 2.700 metros de altitude nos Andes chilenos. Dois outros aparelhos planejados e desenvolvidos com a participação de brasileiros já foram conectados ao telescópio no último ano: a câmera Spartan, especializada em captar imagens no infravermelho, forma de radiação eletromagnética capaz de atravessar as gigantescas nuvens de poeira que ocultam galáxias e berçários de estrelas; e o espectrógrafo Sifs, capaz de analisar a um só tempo a composição química de 1.300 pontos distintos de uma galáxia. O quarto e último equipamento dessa geração de aparelhos, prevista para estar completa em 2011, é o espectrógrafo Steles, atualmente em produção no LNA, em Minas Gerais.

Veja a notícia completa na revista Pesquisa FAPESP Online.

Vulcões, tempestades de areia e indução eletrostática

O físico alemão Hans Herrmann, da Escola Politécnica de Zurique (ETH), Alemanha, e professor visitante da Universidade Federal do Cea­rá (UFC), publicou um interessante estudo no último 11/05/2010 na Nature Physics que explica por que ocorrem descargas elétricas em nuvens de areia ou de cinzas vulcânicas.

A inspiração do físico nasceu observando as faíscas elétricas em tempestades de areia nas dunas de Jericoacoara, no norte do Ceará. Bom, o lugar realmente é inspirador. :)

O que o físico mostrou foi que essas tempestades elétricas em "nuvens secas" (nuves de poeira) acontecem devido à combinação da eletrização por atrito e por indução eletrostática quando partículas do mesmo material colidem constantemente na presença de um campo elétrico externo. A explicação é "óbvia", mas ninguém tinha se preocupado em pensar nela antes, daí o mérito devido ao sujeito.

Veja a reportagem na revista Pesquisa Fapesp Online.

Para recordar brevemente os processos de eletrização, veja a apresentação abaixo:

Carga elétrica e eletrização

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Muito rápido!

Para quem acha que um piscar de olhos é coisa rápida, veja só o que os pesquisadores alemães Günter Steinmeyer e seus colegas do Instituto Max Born conseguiram fazer: eles conseguiram medir um tempo da ordem de 0,000000000000000001 segundo!

Alguém pode se perguntar: "e eu com isso?". Pois é, daqui há alguns anos isso pode significar uma nova revolução nas telecomunicações, por exemplo.

Veja a matéria completa  no site Inovação Tecnológica.

Menor robô do mundo transporta átomo ao longo de DNA

Olha só essa: um robô do tamanho de uma molécula capaz de transportar átomos de um lugar para outro. Ele tem pernas de "enzimas" e caminha em uma pista de DNA. Incrível, não?

Veja a notícia completa no site da Folha Online.

Eletricidade do aperto

Pesquisadores desenvolvem material que gera energia elétrica quando pressionado. Uma das possibilidades de uso consiste em gerar eletricidade a partir do tráfego de automóveis por vias públicas.

Veja a matéria completa na revista Pesquisa Fapesp On-line.

Atravessando a rua

Há muitas coisas que "fazemos sem pensar". Uma delas é atravessar a rua. Na verdade não é que nós não pensamos, acontece que nossa mente consegue processar todas as informações necessárias "em paralelo", enquanto atravessamos a rua pensando em outra coisa e assoviando.

Atravessar uma simples rua não é algo muito fácil. Você tem que olhar para os dois lados e verificar se não está vindo nenhum carro, e se algum carro estiver vindo em sua direção, você precisará estimar a velocidade desse carro, a distância entre ele e você e o tempo que vai demorar para ele percorrer essa distância, com essa velocidade, até chegar onde você está; além disso, você também terá que fazer uma estimativa da largura da rua e do tempo você vai gastar para atravessá-la, considerando para isso a velocidade dos seus próprios passos. E, por fim, se você errar... Plóft! Catchup virou, catchup virou... (como diz uma certa musiquinha infantil).

Mas o que será que nosso cérebro "calcula" nessas horas? Embora ele processe todas as informações de forma paralela e quase instantânea, é possível "simularmos" esse pensamento oculto. Vamos fazer isso considerando um caso bem simples em que estamos parados na borda da calçada tentando atravessar uma rua de largura L e vemos um automóvel vindo pela rua, a uma certa distância "d", e com velocidade "Va". Será que vai dar tempo de atravessar a rua, considerando que você ande com velocidade Vp constante?

Vejamos: se você tem velocidade Vp, então o tempo Tp que você demora para atravessar a rua pode ser calculado como se segue:

 

Se você preferir ver isso com números, suponha então que a rua tenha uma largura L = 10 m e que você caminhe com velocidade de 1 m/s, então:

Nada mal! Você atravessará a rua em 10 segundos! Será que vai dar tempo? Bom, isso depende da velocidade e da distância do carro. Quanto mais rápido o carro estiver se movendo, menor será o tempo que ele levará para percorrer a distância d e chegar até onde você está atravessando. O tempo que o carro levará para chegar até você pode ser obtido de forma semelhante à maneira como calculamos o nosso próprio tempo de cruzamento da rua:

Mais uma vez, se você preferir usar números para ter uma idéia mais realista da situação, considere que um automóvel em uma rua comum (não em uma avenida, por exemplo) trafega geralmente com uma velocidade em torno de 36 km/h, o que dá 10 m/s. Vamos supor também que você o viu quando ele estava a 60 m de você. Então, nesse caso, o automóvel vai demorar um tempo de:

Oh não! Isso é péssimo! O automóvel chega até você em 6 s, mas você precisa de 10 s para atravessar a rua! Catchup virou, catchup virou...

Porém, o fim não seria tão trágico se o automóvel estivesse inicialmente mais distante de você, não é mesmo? Será possível obter a menor distância de segurança que o automóvel deve estar de você a fim dar um tempo suficiente para você atravessar a rua? Oh yes! É moleza. É só pensar um pouco...

Para você conseguir atravessar a rua sem risco de ser atropelado por esse automóvel ele precisa demorar, no mínimo, o mesmo tempo que você mesmo demora para atravessar a rua, certo? Dessa forma, quando o automóvel chegar até você, você já estará do outro lado da rua! Então veja como não é tão complicado:

Substituindo TA e VA na última expressão, e fazendo então as contas, temos:

Você só atravessá em segurança se esse automóvel estiver, no mínimo, a 100 m de distância quando você iniciar sua travessia.

Evidentemente há outras possibilidades... Quais são mesmo? 

(  ) aumentar sua própria velocidade?

(  ) diminuir a velocidade do carro?

(  ) encurtar a largura da rua?
(  ) pintar o carro de amarelo? :)

Se você assinalou alguma das três últimas sugestões, dançou né? Mas se assinalou a primeira você acertou em cheio! Então, que tal refazer o problema considerando agora a pergunta: qual a menor velocidade que eu devo ter para atravessar a rua de 10 m de largura sem ser atropelado pelo carro que está a 60 m, vindo na minha direção com velocidade de 10 m/s?

Ta aí uma boa questão para a prova, não? (A resposta é 6 km/h. Será que você consegue obtê-la?).

Boa sorte e espero que consiga!

Dica da semana

Enquanto vamos curtindo uma greve e não temos aulas presenciais, que tal dar algum alimento aos seus neurônios e visitar um blog muito bom e que aborda o ensino de física de uma perspectiva de assuntos do cotidiano?

O blog do meu amigo Prof. Dulcídio, "Fìsica na Veia!" (não é na velha não, é na veia mesmo, he he) está concorrendo a um prêmio internacional como um dos melhores blogs do Brasil. E olha que é um blog de física!

O Prof. Dulcídio é meu parceiro de autoria de material didático em várias coleções que escrevemos juntos para a Editora Companhia da Escola e tem um estilo de escrita muito gostoso e claro. Eu recomendo a visita ao blog e, se gostar tanto quanto acho que vai gostar, aproveite e vote no blog dele.

Para votar é só clicar aqui, rolar a página até encontrar a categoria Melhor Weblog em Português e seguir 5 passos rápidos:

1. Escolher o blog clicando no título na lista nomeados e selecionando "votar neste blog"

2. Preencher nome/e-mail no rodapé da página

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5. E clicar no botão enviar.

Física: o que é isso mesmo?

Nesses inícios de curso para o Ensino Médio, especialmente para as turmas dos primeiros anos, é importante traçar uma panorâmica sobre o que é a física, de onde ela surgiu, como tem se desenvolvido, para que serve e o que podemos esperar dela para o futuro. Afinal, não faz muito sentido aprender física se não tivermos uma vaga noção do que aprenderemos.

Resumindo demais (senão não cabe em um post de blog), podemos dizer que a física, como é entendida hoje, é relativamente recente e começou a se parecer com uma ciência na época da Renasçença, com Galileu, Newton e outros. Até então a física era tida como Filosofia Natural e tinha mais a aparencia de um conhecimento filosófico do que de um conhecimento "científico" (como entendemos esse termo hoje em dia).

A diferença entre a Filosofia Natural e a Física que daí nasceu está basicamente fundamentada no método de pensar e agir da filosofia e da ciência. A Filosofia Natural consistia em um conjunto de conhecimentos sobre a natureza que fosse coerente com a forma filosófica de pensar e não dava importância excessiva à experimentação e à matemática.

Foi com Galileu e Newton que a matemática e a realização de experimentos de forma sistemática se incorporou aos conhecimentos da natureza que se tinha até então e os que foram descobertos nessa época, dando então origem ao que chamamos hoje de Fìsica e a uma nova maneira de enfrentar o estudo da natureza.

Hoje a física pode ser entendida como um conjunto coerente de leis e princípios que explicam o funcionamento dos fenômenos naturais e se fundamentam fortemente no uso da matemática como linguagem de expressão e na experimentação como forma de inspeção e verificação dessas leis e princípios.

Aquilo que não pode ser verificado experimentalmente deve, pelo menos, fazer sentido matematicamente e ser coerente com as leis e princípios que já temos estabelecidos. Quando algo absolutamente novo surge (é descoberto), o caminho percorrido pelos cientistas para tentar compreender essa nova descoberta consiste em formular hipóteses com bases em leis e princípios ja existentes e, se isso não permite compreender a descoberta ou se os experimentos apontam comportamentos "estranhos", então verifica-se novamente se essas leis e princípios já estabelecidos são realmente verdadeiros e válidos sempre.

Esses ir e vir, meio que tateando no escuro em busca de explicações, é o que às vezes chamamos de Método Científico, e que nada mais é do que a maneira com que os cientistas trabalham quando buscam explicações para fenômenos ainda não compreendidos.

Diferentemente da fílosofia, onde o pensamento é a única ferramenta de análise da realidade, a ciência como a praticamos hoje utiliza-se da matemática e da experimentação além, é claro, de um enorme esforço de pensamento.

A figura abaixo é uma mapa conceitual que tenta resumir algumas idéias sobre o que é e do se preocupa a física: (clique na imagem para ampliá-la)

Como uma ciência cuja preocupação é compreender como a natureza funciona, é claro que a física está ligada à várias outrras ciências. Da mesma forma, suas descobertas têm impactos profundos em todos os aspectos de nossas vidas. Assim, a física não é uma ciência "à parte" ou desvinculada do mundo e das coisas do cotidiano, mas muito pelo contrário! A física está presente em praticamente tudo que fazemos, usamos e, inclusive, na nossa forma de pensar.

Aprender física é compreender melhor o seu mundo e a si mesmo. Por isso, uma consequência natural quando se aprende um pouco mais sobre física é justamente a mudança da forma de pensar o mundo. Pessoas que aprendem física compreendem melhor o mundo à sua volta, são capazes de tomar decisões mais sábias e, no limite, se tornam cidadãos mais produtivos e conscientes de seus papéis e limitações.

Não é preciso aprender física com o mesmo nível de refinamento e detalhes com que os físicos aprendem física, mas é necessário que se conheça melhor s seu próprio mundo já que não existe outro mundo onde você possa morar, correto?

A figura abaixo é outro mapa conceitual que mostra um pouco da relação entre a física e outros campos do saber. Note também que a física influencia diretamente a economia, a cultura, a política e todas as relações humanas, pois não há nada mais humano do que a própria física! (clique na imagem para ampliá-la)

No seu livro didático você encontrará mais textos falando sobre a física, o seu método de trabalho e suas relações com as coisas do nosso cotidiano. Leia-o e explore mais o assunto com o professor. À propósito, professores de física adoram falar sobre física. ;)

Fessor, porque eu preciso aprender física? Para que isso vai servir na minha vida?

De vez em quando (confesso que mais recentemente nem isso os alunos perguntam mais) algum aluno vem com essa famosa pergunta: "Fessor, porque eu preciso aprender física?", ou com alguma similar, do tipo: "Para que isso vai servir na minha vida?".

Antes de mais nada é preciso deixar bem claro que essas perguntas são válidas e importantes, mesmo quando desconfiamos que o aluno só quer pirraçar. Primeiro porque querer saber para que serve cada coisa é um modismo com o qual temos que conviver na escola e, segundo, porque realmente os alunos precisam e merecem saber para que serve a física e porque eles devem aprendê-la.

Então, à la Jack (o estripador), vamos por partes...

Primeiro é preciso entender que ninguém precisa ir à escola para aprender física. Basta nossa mera existência adaptada a esse lindo e moribundo planetinha azul para que aprendamos física até mesmo antes de nascer. Aprendemos física o tempo todo e usamos essa física que aprendemos no dia a dia para andar, falar, beijar, dirigir, brincar, dormir e até mesmo quando não estamos fazendo nada disso. E aí de nós se não aprendermos física!

Já imaginou que chato seria queimar a mão na cozinha pegando a panela quente e de metal pela borda e não pelo cabo? Ou tentar ler um livro no escuro por não saber que sem a luz não enxergamos? Ou sermos atropelados toda vez que tentamos atravessar a rua por não sabermos calcular tempos, distâncias e velocidades? Pois é, tudo isso é física, tudo isso nós aprendemos no nosso cotidiano e tudo isso é importante para nós.

Ah bom, você não sabia que isso também era física? Ô, disculpa aí, foi mal heim? Pois é, tem muitas outras coisas que você ainda não sabe, mas que vai aprender no seu curso de física, lá na escola. Coisas tão simples e curiosas, como porque nos inclinamos para fazer curvas quando andamos de bicicleta, quanto coisas tão complexas e divertidas como descobrir que só enxergamos três cores (e bem mal), embora tenhamos a impressão de que enxergamos milhares delas. Ih! Além de tudo nosso cérebro ainda sai para o olho para podermos exergar... Você sabia disso? Não? Ha ha, venha para a aula então!

Mas se aprendemos física o tempo todo, porque precisamos ir para a escola, aquele lugar chato, para termos aula com um professor de física que geralmente é chato ao quadrado? Hum... Perguntinha difícil, heim?

Acontece que nem tudo o que aprendemos sobre física no nosso dia a dia está correto ou é suficiente para que possamos nos divertir muito durante nossa vida. Por exemplo:

1 - Se você está cozinhando batatas e a água começou a ferver, o que você deve fazer para que as batatas cozinhem mais rápido?

a) dar três pulinhos para a batata ficar feliz

b) aumentar o fogo do fogão

c) baixar o fogo e se conformar que suas batatas não vão cozinhar mais rápido

d) aumentar a quantidade de água na panela

e) diminuir a quantidade de água na panela

Ah, mais assim não vale, eu nunca cozinhei batatas e nem qualquer outra coisa na minha vida (minha mãe faz tudo para mim, he he). Hum, adolescentes... Então vamos tentar outro exemplo:

2 - Você recebeu um superconvite para uma superfesta cheia de gatinhos e gatinhas e precisa estar bonita(o) para impressionar a galera. Seu condicionador de cabelos acabou (culpa da mãe, que esqueceu de comprar), você tem cabelos finos, lisos e longos e não dá para fazer chapinha hoje (essa chuva...). Para que seus cabelos fiquem penteados e bem assentados você deve secá-los e:

a) penteá-los rapidamente usando um pente de madeira

b) penteá-los rapidamente usando um pente de plástico

c) pentá-los demoradamente usando qualquer tipo de pente

d) não penteá-los, é claro

e) dar três pulinhos para que os cabelos fiquem felizes e bem assentados

Ô fessor, eu sou careca e não cozinho batatas!

Ok, ok, você venceu... ou quase, afinal...

3 - Se no meio da sua careca nascesse um único fio de cabelo, bem no seu cocuruto, para qual lado ele penderia?

a) depende da latitude onde você está

b) não seria um problema se você estivesse na Lua

c) para frente ou para trás

d) para a esquerda ou para a direita

e) não penderia para lado nenhum

Pois é, para qualquer bobagem (ou não) que se diga, é sempre possível arrumar alguma boa questão que envolva a física e coisas do dia a dia (ou não), reais (ou fictícias), importantes (ou apenas divertidas) e que uma hora ou outra vão acabar lhe chamando a atenção.

Conhecer um pouco de física serve para muitas coisas mas, principalmente, para nos divertimos, para vivermos melhor (com mais conforto e segurança) e, quem sabe, para compreendermos um dia porque as coisas são como são e não de outra forma.

À propósito, se precisar mesmo do gabarito das três questões acima, deixe um comentário no blog solicitando o gabarito da questão desejada (ou deixe um comentário no blog e mande o pedido por e-mail). Ei, não se esqueça de deixar o seu endereço de e-mail, senão não tem como eu lhe enviar a resposta, ok?

Boas Festas!!!

Estou entrando em férias e aproveitando para repensar várias coisas, dentre elas a continuidade de alguns dos meus blogs e, dentre eles esse daqui.

Feliz Natal e um Ano Novo cheio de paz, saúde e felicidades para todos!

Abraço,

JC