O Botequim do IFUFF

Jonas Paulo Negreiros wrote:
A velocidade da corrente elétrica num condutor de cobre é de apenas alguns centímetros por segundo. No entanto, a velocidade do campo elétrico formado no circuito é igual a velocidade da luz. Se esses campos são usados nos aceleradores, jamais poderemos levar uma partícula acima dessa velocidade.

jjabur wrote:
Eu entendo um campo como uma extensão de um corpo ou de um sistema físico, o campo é a parte menos densa do corpo formada por partículas que estão presas a este. Um campo é também um meio e qualquer meio serve de propagação para ondas.

Para que haja velocidade é necessário haver variação de posição no espaço. Se uma partícula estava na posição x e foi para a y, podemos calcular o tempo que ela demorou em mudar de posição e medir sua velocidade dividindo a distância pelo tempo.

A diferença entre a velocidade e a freqüência é que na velocidade a massa sai de uma posição x e vai para outra y, já na freqüência (vamos pensar na superfície da água para facilitar) há um deslocamento vertical (um sobe e desce) de partículas que percorre a extensão horizontal do meio com uma velocidade imaginária, porque não há deslocamento de massa que acompanhe a onda. Na onda as partículas apenas sobem e descem na vertical e praticamente não saem de suas posições na horizontal, não há partícula que saia de x e vá até y. Assim:

Na velocidade de radiação há deslocamento de massa de x para y.
Na velocidade de onda não há deslocamento de massa de x para y.

No exemplo que você citou, se houvesse velocidade próxima a uma fração de C o circuito derreteria devido ao atrito. Onda não tem velocidade real, é a velocidade de um ponto imaginário em uma de suas cristas. O que eu estou querendo dizer é que FISICAMENTE NÃO EXISTE VELOCIDADE DE ONDA.

Agora, a única coisa que me agrada é que se o pessoal relativista entender isto algum dia, eles vão se reunir num bar pra umas cervejinhas e vão lamentar.    Até vejo a cena, um vai dizer “Puxa vida, a gente tava fazendo contas tão legais!” e outro “Quando eu era pequeno, eu acreditava em Papai Noel, depois descobri que ele não existia, daí só consegui me recuperar quando entrei na faculdade e passei a acreditar
na velocidade da luz; agora eu descobri que a velocidade da luz não existe...” e aí ele começa a chorar, debruçado sobre o balcão, este é o futuro dos relativistas. Vão desperdiçando tempo de pesquisa, vão.

Jonas Paulo Negreiros wrote:
Seria maravilhoso se, nesses debates, houvesse um tradutor capaz de verter fórmulas em explicações literais e vice-versa.  

jjabur wrote:
É por isto que eu escolhi a semiótica. Hoje em dia sabemos que apesar de uma língua chegar a ter quase um milhão de palavras (usadas das formas mais variadas), a significação de todas as palavras de uma língua pode ser delimitada por uns poucos milhares de sememas. A catalogação destes sememas é vital para o desenvolvimento de tradutores universais e também para o desenvolvimento da inteligência
artificial. Caso haja progresso nesta área, haverá mecanismos de analise lógica para traduzir equações para a linguagem corrente, fico pensando em quantos livros de Mecânica Quântica irão para a reciclagem de papel.

O efeito é o ponto de partida da Física. É a descoberta, o fato.
Baseados no estudo e controle dos efeitos surgem as teorias para explicar as causas.

Os efeitos (a realidade) não mudam. As teorias (explicação das causas) são aperfeiçoadas ou abandonadas, em troca de modelos revolucionários.

O efeito Édison, quando a corrente elétrica percorre o vácuo por efeito termo-iônico, foi descoberto no século 19 e deu origem à eletrônica em estado gasoso.
O tubo de imagens de televisão funciona baseado nesse princípio, ou efeito.

Como técnico em eletrônica, vou comentar sobre o efeito transistor. Pois é, o transistor não é um componente eletrônico; é um efeito descoberto pelos cientistas da Bell Telephone, lá pelos anos 1947.

O nome do efeito é a compactação da frase "TRANSference of resISTOR"

Transistor já foi sinônimo de rádio de bolso. Mas o termo é melhor aplicado ao dispositivo em estado sólido que controla a corrente elétrica, quando uma corrente menor controla outra maior de modo proporcional ou exponencial.

Os marketeiros da eletrônica também dizem bobagens: encontram-se à venda no comércio transistores de efeito de campo (?!). O nome correto desses dispositivos seria: válvula em estado sólido de controle de corrente por tensão ou efeito de campo elétrico.

Engraçado é que os cientistas da BELL estavam tentando construir um dispositivo de controle de corrente por campo elétrico, preconizado por Lillinfield, inventor do capacitor eletrolitico, lá pelos anos 1920. Acabaram descobrindo um novo efeito.

O "transistor de efeito de campo" (argh!) veio ao mundo em 1962, nos laboratórios da RCA.

Voltando ao tópico, apesar de ser técnico na área, dominar relativamente bem os sintomas do transistor, confesso que até hoje não entendi a teoria de funcionamento desse componente.

Será por que este dispositivo opera dentro da enlouquecida lógica quântica?

Jonas Paulo Negreiros escreveu:

Voltando ao tópico, apesar de ser técnico na área, dominar relativamente bem os sintomas do transistor, confesso que até hoje não entendi a teoria de funcionamento desse componente.

Será por que este dispositivo opera dentro da enlouquecida lógica quântica?

É possível dirigir um carro ou um avião sem saber detalhes profundos do seu funcionamento. No caso do transistor, só a mecânica quântica é que explica o aparecimento de bandas de condução e valência e como a dopagem altera as características dos semicondutores.

Um texto introdutório se encontra em http://www.searadaciencia.ufc.br/folclore/folclore210.htm . Um roteiro para estudo pode ser a ementa deste curso da UFRJ: http://omnis.if.ufrj.br/~gradu/graduacao/bacharelado/programas/dispositivos.htm

O ministro Sérgio Resende escreveu um livro muito bom sobre disposistivos eletrônicos: http://www.livrariadafisica.com.br/detalhe_produto.aspx?id=23827 . Mais barato em http://www.fnac.com.br/materiais-e-dispositivos-eletronicos-FNAC,,livro-298269-1013.html

Jonas Comenta:

Vez ou outra, leio relatos sobre fratura de nadadores, no momento de mergulho em piscinas ou desmantelamento de aviões, quando estes tentam fazer pousos forçados em lagos, rios ou mares.

Há, também, os trágicos capotamentos de lanchas de competição "offshore".

Invariavelmente, citam a "tensão superficial" como "responsável" pelo estrago. Ok, ela é suficiente para manter um pato flutuando sobre a água, exceto quando a água está poluída por detergentes.

Arquimedes descobriu o princípio do empuxo, uma espécie de reação "normal hidráulica" pelo deslocamento da água, quando um corpo sólido toma o espaço de um corpo líquido confinado num vaso, por exemplo. Toda a massa água deslocada para cima é computada na força de empuxo resultante ao corpo invasor.

Mas, quanto aos acidentes atribuídos à "tensão superficial da água", a reação ao movimento da água em função de uma aceleração absurda, imposta por um corpo invasor, não seria suficiente para explicar o fenômeno?

E, quanto ao perigoso fenômeno da acquaplanagem (hidroplanagem) nas rodovias, trata-se de um fenômeno decorrente da tensão superficial ou "choque de aceleração" das rodas do veículo com a água?

Prof. Penna:
Sim, isto é exatamente a tensão superficial.

Comentário de Jonas:


Lagarto a correr sobre a água.


Inseto parado sobre a água.

Achei que tensão superficial tivesse relação com a eletricidade! A contaminação da água por detergentes ionizantes não muda nada?

Se considerarmos a pele do inseto como uma membrana semipermeável, a força da osmose não o ajudaria na sua flutuação?

Prof. Penna responde:
A tensão superficial é determinada pela ligação entre as moléculas de água. A presença de detergentes muda a tensão superficial porque muda a estrutura de ligações: uma parte da molécula do detergente é hidrofóbica porém lipossolúvel (daí porque funciona). Faça um teste simples: veja que é mais difícil criar gotas sobre uma superfície se usar uma pequena quantidade de detergente na água, pois o detergente reduz a tensão superficial e permite que a água se espalhe. No final, você tem razão: não deixa de ter relação com eletricidade Smile

Quanto à segunda pergunta, se fosse efeito de osmose, quanto maior a área de contato melhor, certo ? Então, insetos que flutuam deveriam ser maiores e suas pernas mais largas para ter maior área... mas não são

Galahadba comenta:
Bem fiquei na duvida agora... isso é realmente tensão superficial? a tensão superficial não depende da velocidade do corpo certo? somente da iteração entre as moleculas da superifice, e se segundo minha professora de física ela é infima (só é significativa para insetos, pois o peso é pequeno relativo a área de contato).

Sempre achei que esse efeito (quebrar os osssos, etc) fosse relativo a força de atrito da água, uma vez que a força de atrito é proporcional ao coeficiente de viscosidade e a velocidade ao quadrado (Dentre outras coisas), logo ao mudar de meio (ar para agua que é muito mais viscosa) vc tem um freamento brusco devido ao amento repentino da força de atrito.. o que causa todos os danos referidos... mas isso é algo totalmente diferente da tensão superficial certo?

Prof. Pena responde:
Você tem razão: a reação é principalmente devido ao empuxo e forças de resistência. Para um corpo caindo, a coisa fica bem complicada, principalmente se levarmos em conta que pode ocorrer turbulência. Eu não li com cuidado o post inicial do Jonas

Galahadba responde:
Normal, acontece.
é bom saber q eu não estou ficando maluco hehehehe.

Sobre o primeiro comentário de Jonas:
Arquimedes descobriu o princípio do empuxo, uma espécie de reação "normal hidráulica" pelo deslocamento da água, quando um corpo sólido toma o espaço de um corpo líquido confinado num vaso, por exemplo. Toda a massa água deslocada para cima é computada na força de empuxo resultante ao corpo invasor.

A quantidade de movimento pode ser calculada multiplicando-se a massa de um corpo por sua velocidade. Essa grandeza física é vetorial, e sua unidade de medida, de acordo com o SI, é o kg. m/s.

fonte:
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/quantidade-movimento.htm#:~:text=A%20quantidade%20de%20movimento%20pode,m%2Fs.

Não dá. As câmeras são instrumentos de medição e portanto você não verá as densidades de probabilidades já que os instrumentos alteram o sistema, forçando-os a caírem em seus autoestados (ver Dirac).

Grato, mestre.

Fico triste ao saber que o experimento não ajuda nesse quesito. Algo que chama à atenção é que o ruído da detonação das pipocas é muito parecido ao contador Geiger-Muller, usado para medir a quantidade de desintegrações nucleares por segundo.



Quanto aos "auto estados", por que as câmaras influenciam nas órbitas das pipocas? Seria em função da massa das mesmas, que induz uma força externa ao sistema? E se usássemos o recurso do zoom? O afastamento das câmaras mudaria alguma coisa?

As câmeras detectam fótons que colidiram com as pipocas. Antes do primeiro fóton, a pipoca poderia estar em qualquer lugar, agora será reduzida a uma fração do espaço de fases (posição + velocidade) compatível com a informação do fóton. Não adianta mudar o zoom e a distância pois a incerteza vem da energia do fóton.

Ok, Mestre. Espero não estar lhe aborrecendo com a experiência quântica-gastronômica. Esse "bate-bola" está me ajudando à compreender alguns conceitos e fatos difíceis de assimilar.

Passemos então para a seguinte estratégia:

Deixemos de iluminar o ambiente da experiência. Sabemos que corpos aquecidos irradiam infra-vermelho. A "fonte luminosa" passa a ser somente o gás queimado no bico de Bunsen.

Câmaras de TV infravermelho têm resolução suficiente para capturar as imagens no escuro, inclusive dinâmica, para flagrar as trajetórias das pipocas detonadas.

Ah, mais um detalhe: realizar o teste numa "câmara aneicóica", isto é, num ambiente livre de reflexões fotônicas ou com a ajuda de um sistema computacional que compense esses desvios.

Todas essas providências mudaria alguma coisa?

Fótons não se referem apenas ao visível, mas manifestações corpusculares de qualquer tipo de radiação eletromagnética, portanto o princípio da incerteza permanece.

Apesar dos benefícios propalados pelos relativistas, há algo de ruinoso nas ideias de Einstein.

- Essa teoria relativiza a ordem dos fatos;
- Se a ordem dos fatos é relativizado, a História é igualmente relativizada;
- Se a História é relativizada a Verdade também é relativizada.

A relatividade serve aos interesses dos poderosos e favorece o discurso do lobo para o carneirinho.

Imaginemos uma experiência que possa ser realizada no espaço sideral:


0,0 s

A zero segundo (cuja referencia de tempo zero está fixada em "A"), o círculo neon "A" dá uma piscadela. Os círculos "B" e "C" somente piscarão quando a luz do circulo "A" chegar até eles. Os círculos "A", "B", "C" distam-se igualmente a 300.000 km.



1,0 s

Decorridos um segundo (em referência ao círculo "A"), a luz chega aos círculos "B" e "C". Um observador ao lado do círculo "B" terá a impressão que o circulo "A" e "B" piscam ao mesmo tempo e não verá o círculo "C".

Neste exato momento, uma nave cruza o círculo "C" em direção à "B" numa velocidade de 300.000 km/s. O piloto da nave verá o círculo "A" e "C" piscando ao mesmo tempo e não verá o círculo "B".



1,5s
A 1,5 segundos (referência do círculo "A") a luz do círculo "B" e a nave chegam ao mesmo ponto e piloto da nave vê o círculo "B" piscar.



2,0s
A dois segundos (referêcia "A"), o círculo "A" pisca novamente. A nave chega ao ponto "B" que está escuro, mas o observador do ponto "B" vê o círculo "C" aceso e o círculo "A" apagado.

Que interpretação relativística poderíamos dar ao problema?

Vamos colocar um observador no ponto A. Esse observador tem uma luneta apontada para o ponto C.



No tempo Ta = 2,0 segundos, ele verá o circulo C aceso e uma luzinha vermelha cruzando esse anel.

Através de um movimento angular irregular, o observador A verá que dentro de um segundo a luzinha vermelha chegará ao ponto B.

Como o observador A sabe que a distância entre C e B é uma reta de 300 mil quilômetros e que a nave não pode ultrapassar a velocidade da luz e gasta um segundo para fazer esse percurso, chega a conclusão que a nave não pode fazer nenhuma outra trajetória a não ser uma reta. Se a nave transcrevesse um arco, gastaria mais de um segundo para fazer essa transposição.

O problema torna-se engraçado, pois ao acompanhar a nave de uma luneta, esta não descreverá um movimento angular constante. Para o observador A, a nave vai aumentando a velocidade desde o ponto C até chegar a velocidade máxima ao meio do caminho. A partir desse ponto, a nave começa diminuir a velocidade angular, igualando-se em radianos por segundo somente quando chegar a B, no mesmo valor quando começou a trajetória em C.

Se a nave transcrevesse um arco cujo raio fosse constante entre a nave e o observador A, estando a nave em uma velocidade constante, o movimento angular da luneta teria uma velocidade constante, mas a transposição gastaria mais de um segundo.

Basta saber se no caso do observador A é necessário aplicar a TR para entender o que acontece, ou se o efeito Doppler é suficiente para explicar o problema.

Jonas Paulo Negreiros escreveu:

Que interpretação relativística poderíamos dar ao problema?

Prof. Penna escreveu:
Que não existe simultaneidade absoluta, isto depende do referencial.

Jonas Paulo Negreiros escreveu:

O problema torna-se engraçado, pois ao acompanhar a nave de uma luneta, esta não descreverá um movimento angular constante. Para o observador A,a nave vai aumentando a velocidade desde o ponto C até chegar a velocidade máxima ao meio do caminho. A partir desse ponto, a nave começa diminuir a velocidade angular, igualando-se em radianos por segundo somente quando chegar a B, no mesmo valor quando começou a trajetória em C.

Bosco escreveu:
Não há aqui "estranhos efeitos". Isto ocorre com qualquer objeto em trajetória retilinea que emita sinais em espaços regulares e a qualquer velocidade constante.

Jonas Paulo Negreiros escreveu:

Basta saber se no caso o observador A é necessário aplicar a TR para entender o que acontece, ou se o efeito Doppler é suficiente para explicar o problema.

Bosco escreveu

Em meu entender, basta geometria.

Sobretudo, é bom ressaltar que nenhum objeto material consegue viajar à velocidade da luz.

A relatividade e a ordem dos fatos - IV



Vamos repassar o problema do primeiro passo. Agora há um observador num ponto equivalente ao topo de uma pirâmide, cuja base é o triângulo do problema anterior.

As arestas da "pirâmide" que convergem ao ponto de observação de topo (circulo verde) têm comprimentos iguais, ou seja 300.000 quilômetros.

O observador desse ponto verá toda a cena descrita como no problema anterior, embora atrasada em um segundo. Porém, não haverá alteração na ordem dos acontecimentos.

Aproveito para relembrar a questão original do problema:

Jonas Paulo Negreiros perguntou:  
Que interpretação relativística poderíamos dar ao problema?

Prof. Penna respondeu:
Que não existe simultaneidade absoluta, isto depende do referencial.

Aproveito a ocasião e faço mais uma pergunta:

Fica provado que a simultaneidade não é absoluta [embora num ponto de observação privilegiado é possível TESTEMUNHAR A ORDEM VERDADEIRA DOS EVENTOS, mas em tempo passado], mas isso torna o tempo desse problema relativo?

Jonas Paulo Negreiros escreveu:
Vou pesquisar na Rede como foi possível disparar, através de um canhão eletrônico, um eletron de cada vez !

Xevious escreveu:Uma coisa eu sei .. limalha de ferro, em presença de magnetísmo, reproduz um experimento muito similar e em nível macro.

Mas claro, tem que ter o magnetismo .. já nos fotons, não teria .. mas tem .. o suficiente ..
Os fótons criam campos e estes campos interferem nos outros, todos se intra-interferem e criam o efeito de onda..

Xevious escreveu:Uma limalha de ferro, sem presença de magnetismo, é um material inerte, fica parado ali no lugar.
Mas em presença de magnetismo, pode-se fazer ele se alinhar na forma de ondas.

Então tem uma 'coisa' inerte e com a presença de uma energia, passa a ocorrer a formação de onda.

Nos elétrons seria similar, em presença de energia, formação ondulatória.

Nas neles a origem da energia, seria por eles mesmos, teriam um campo que influenciariam uns aos outros.

Existem mesmo...

...ondas eletro-magnéticas?

Oersted descobriu que uma corrente elétrica interfere na posição da agulha de uma bússola magnética.




crédito da foto:
http://www.cienciamao.if.usp.br/dados/pmd/_pmd2005_i0901.4.jpg

Essa deve ter sido a primeira experiência que constatou uma relação entre eletricidade com magnetismo.

Fenômenos magnéticos são conhecidos desde a antiguidade. O termo "magneto" ou "magnetita" vem da Ilha de Magnésia. O primeiro cientista atratar objetivamente do magnetismo foi Gilbert.

Tales de Mileto, filósofo da antiguidade, descreveu uma estranha propriedade do âmbar (elektron, em grego), uma resina de madeira fossilizada, capaz de atrair poeira e fragmentos de folhas de árvores quando atritada (triboeletricidade).

A "fusão" completa da eletricidade com o magnetismo deu-se com Maxwell, quando os dois campos foram "unificados", dando origem ao eletromagnetismo.

A teoria do eletromagnetismo provocou um cataclisma na física, pois muitas de suas deduções não podiam ser explicadas pelas idéias de Galileu e Newton.

Teria sido a "fusão eletro-magnética" um erro, ao misturar alhos com bugalhos?


Galileu

Galileu é considerado o precursor do método científico. Sua experiência mais famosa é a descrição de um corpo em queda livre e a comprovação de que todos os corpos caem igualmente em aceleração constante.

Quando Galileu levou objetos para o alto de uma torre, esses "corpos" ganharam energia potencial (estática).

Quando os objetos formam abandonados do alto da torre, tais objetos ganharam energia cinética (dinámica).

Galileu descobriu e aproveitou a "constante da gravidade" para inventar o primeiro relógio de pêndulo.



Relógio de Pêndulo, de Galileu

crédito da foto:
http://www.fisica.ufpb.br/~mkyotoku/texto/texto6.htm

Galileu percebeu que, no pêndulo, há uma troca constante entre energia potencial e energia cinética.

- Quando o pêndulo está parado nos extremos da trajetória, a energia potencial é máxima; (e a energia cinética é mínima).

- Quando o pêndulo se encontra no meio da trajetória, a energia cinética do pêndulo é máxima. (e a energia potencial é mínima).

No entanto, apesar de saber que o sistema pendular manifestava estados de energia em "campos diferentes" (dinâmico e estático), nem Galileu ou outro cientista conseguiu unificar o campo "dinâmico-estático" ou "cinético-potencial".

Por que unificá-los, se tais "campos" parecem tão diferentes?

Existe algo parecido ao relógio de Galileu, no campo elétrico e magnético?

Existe algo parecido ao relógio de Galileu, no campo elétrico e magnético?


Acompanhe a animação...

O "pêndulo" eletro-magnético, ou oscilador indutivo-capacitivo (L-C) troca a energia, ciclicamente, entre o campo magnético e elétrico. Quando o campo elétrico (rosa) é "máximo", o campo magnético (verde) é "mínimo". E vice-versa...

Mas, como negar os frutos da teoria da unificação eletromagnética de Maxwell?

O Rádio, a TV que "comprovam" a existência das ondas eletromagnéticas!

Será?!

Voltemos à bússola dos chineses...

A bússola "recebe a informação transmitida" do campo magnético terrestree a "revela" aos navegantes de navios e aviões em qualquer parte do planeta.

Modernamente, existe as bússolas radiogoniométricas, usadas para a localização de navios e aviões através de uma rede de estações de rádio, conhecidas como rádio faróis.

Seriam as ondas desses radio faróis eletromagnéticas ou apenas magnéticas?

A teoria da unificação dos campos magnéticos e elétricos de Maxwell deu origem à teoria da relatividade e à física quântica.

E, a partir daí, ninguém entendeu mais nada   .