CURIOSIDADE

A pintinha do "i" contém cerca de 500 000 000 000 prótons... tente agora dividir um desses prótons até á sua bilionésima parte. Se conseguir imaginar tamanha dimensão agora concentre 30 gramas de matéria nesse ínfimo ponto... tens a receita para recriar o inicio do universo. O big bang originou-se a partir de uma massa com igual densidade. Daí originou-se tudo o que conhecemos até hoje.

Gravidade influi na pressão arterial

Alguns exercícios dos últimos exames vestibulares têm explorado a interdisciplinaridade entre a biologia e a física, pedindo ao aluno que explique o funcionamento de várias partes do corpo humano por meio da mecânica.

O nosso sistema cardiovascular é constituído de um tubo fechado através do qual o sangue flui em duplo circuito, e do coração, que atua como uma bomba que impulsiona o sangue. A força de impulsão do fluxo sanguíneo é dada pela contração das paredes do coração, distinguindo-se nessa mecânica a fase de contração das paredes, a sístole, e a fase de relaxamento, a diástole.

A pressão arterial normal de uma pessoa é "12 por 8", ou seja, 12 cmHg acima da pressão atmosférica no auge da contração (pressão arterial sistólica) e 8 cmHg no relaxamento do coração (pressão arterial diastólica).

A pressão P exercida por uma coluna de líquido em repouso é dada por: P(líquido)=d.g.h, em que d é a densidade do líquido, g é a aceleração gravitacional, e h, a altura da coluna do líquido. Um dos últimos vestibulares da Unicamp propôs a seguinte questão de hidrostática: "Suponha que o sangue tenha a mesma densidade que a água e que o coração seja uma bomba capaz de bombeá-lo a uma pressão de 150 mm de mercúrio acima da pressão atmosférica.

Considere uma pessoa cujo cérebro esteja 50 cm acima do coração e adote, para simplificar, que 1 atm = 750 mm de mercúrio. a) Até que altura o coração consegue bombear o sangue? ; b) Suponha que essa pessoa esteja em outro planeta. A que aceleração gravitacional máxima ela pode estar sujeita para que ainda receba sangue no cérebro?".

A resposta ao item a) exige do aluno o conceito de que a pressão atmosférica de 1 atm corresponde à pressão de uma coluna de 75 cm de mercúrio e, aproximadamente, à pressão de uma coluna de 10 m de água ou de sangue.

Como a pressão arterial proposta no exercício (150 mmHg) é cinco vezes menor do que a pressão atmosférica (750 mmHg), o coração consegue bombear o sangue a uma altura cinco vezes menor do que os 10 m, ou seja, 2 m, acima do coração. Já o item b) explora o conceito de que a pressão da coluna também é em função da aceleração gravitacional.

Como a altura máxima que o coração consegue bombear o sangue é de 200 cm (2 m) e o cérebro da pessoa está a 50 cm acima do coração, ou seja, a uma altura quatro vezes menor, a aceleração gravitacional máxima a que ela pode estar sujeita é quatro vezes maior do que a aceleração gravitacional terrestre.

*Tarso Paulo Rodrigues é professor e coordenador de física do Colégio Augusto Laranja.

Calorimetria

Calor

Quando colocamos dois corpos com temperaturas diferentes em contato, podemos observar que a temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do corpo "mais frio" aumenta, até o momento em que ambos os corpos apresentem temperatura igual. Esta reação é causada pela passagem de energia térmica do corpo "mais quente" para o corpo "mais frio", a transferência de energia é o que chamamos calor.

Calor é a transferência de energia térmica entre corpos com temperaturas diferentes.

A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal), embora sua unidade no SI seja o joule (J). Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um grama de água pura, sob pressão normal, de 14,5°C para 15,5°C.

A relação entre a caloria e o joule é dada por:

1 cal = 4,186J

Partindo daí, podem-se fazer conversões entre as unidades usando regra de três simples.

Como 1 caloria é uma unidade pequena, utilizamos muito o seu múltiplo, a quilocaloria.

1 kcal = 10³cal

Calor sensível

É denominado calor sensível, a quantidade de calor que tem como efeito apenas a alteração da temperatura de um corpo.

Este fenômeno é regido pela lei física conhecida como Equação Fundamental da Calorimetria, que diz que a quantidade de calor sensível (Q) é igual ao produto de sua massa, da variação da temperatura e de uma constante de proporcionalidade dependente da natureza de cada corpo denominada calor específico.

Assim:

Onde:

Q = quantidade de calor sensível (cal ou J).

c = calor específico da substância que constitui o corpo (cal/g°C ou J/kg°C).

m = massa do corpo (g ou kg).

Δθ = variação de temperatura (°C).

É interessante conhecer alguns valores de calores específicos:

Substância	c (cal/g°C)
Alumínio	0,219
Água	1,000
Álcool	0,590
Cobre	0,093
Chumbo	0,031
Estanho	0,055
Ferro	0,119
Gelo	0,550
Mercúrio	0,033
Ouro	0,031
Prata	0,056
Vapor d'água	0,480
Zinco	0,093

Quando:

Q>0: o corpo ganha calor.

Q<0: o corpo perde calor.

Calor latente

Nem toda a troca de calor existente na natureza se detém a modificar a temperatura dos corpos. Em alguns casos há mudança de estado físico destes corpos. Neste caso, chamamos a quantidade de calor calculada de calor latente.

A quantidade de calor latente (Q) é igual ao produto da massa do corpo (m) e de uma constante de proporcionalidade (L).

Assim:

A constante de proporcionalidade é chamada calor latente de mudança de fase e se refere a quantidade de calor que 1g da substância calculada necessita para mudar de uma fase para outra.

Além de depender da natureza da substância, este valor numérico depende de cada mudança de estado físico.

Por exemplo, para a água:

Calor latente de fusão		80cal/g
Calor latente de vaporização		540cal/g
Calor latente de solidificação		-80cal/g
Calor latente de condensação		-540cal/g

Quando:

Q>0: o corpo funde ou vaporiza.

Q<0: o corpo solidifica ou condensa.

Teste com o que você aprendeu: http://www.sofisica.com.br/jogos/popupJogo.php?jogo=calorimetria

Biografia do Dia

Sir Isaac Newton (1642 – 1727) Isaac Newton nasceu a 25 de Dezembro de 1642, no mesmo ano em que faleceu o famoso cientista Galileu. Durante a infância, foi educado pela avó e frequentou a escola em Woolsthorpe. Na adolescência, frequentou a Grantham Grammar School. Foi encarregado de ajudar na gestão dos negócios da família, o que não lhe agradava. Por isso, dividia o seu tempo entre os livros e a construção de engenhosos entretenimentos, como por exemplo um moinho de vento em miniatura ou um relógio de água. O seu tio apercebeu-se do seu talento extraordinário e convenceu a mãe de Newton a matriculá-lo na escola em Cambridge. Enquanto se preparava para ingressar em Cambridge, Newton instalou-se na casa do farmacêutico da vila, onde conheceu a menina Storey por quem se apaixonou e ficou noivo antes de deixar a vila para ingressar no Trinity College. Tinha então dezanove anos. Apesar de ter muito afeto por este primeiro e único amor da sua vida, a absorção crescente pelo trabalho levou-o a deixar a sua vida amorosa para segundo plano. Vários fatores influenciaram o desenvolvimento intelectual e a direção das pesquisas de Newton, em especial as idéias que encontrou nos seus primeiros anos de estudo, os problemas que descobriu através da leitura e o contacto com outros que trabalhavam no mesmo campo. No início do seu primeiro ano estudou um exemplar dos Elementos de Euclides, a Clavis de Oughtred, a Geometria de Descartes, a Óptica de Kepler e as obras de Viète. Depois de 1663, assistiu a aulas dadas por Barrow e conheceu obras de Galileu, Fermat e Huygens. Newton foi um autodidata que nos finais de 1664, atingiu um grande conhecimento matemático e estava pronto para realizar as suas próprias contribuições. Durante 1666, após ter obtido o seu grau de Bacharel, o Trinity College foi encerrado devido à peste. Este foi para Newton o período mais produtivo, pois, nesses meses, na sua casa de Lincolnshire, realizou quatro das suas principais descobertas: O teorema binomial; O cálculo diferencial e integral; A lei da gravitação; A natureza das cores. Newton não se concentrou apenas numa só área de estudos. Para além da a Matemática e da Filosofia Natural, as suas duas grandes paixões foram a Teologia e a Alquimia. Enquanto teólogo, Newton acreditava, sem questionar, no criador todo poderoso do Universo, acreditando sem hesitação no relato da criação. Nesse sentido, desenvolveu esforços para provar que as profecias de Daniel e que o "Apocalipse" faziam sentido, e realizou pesquisas cronológicas com o objetivo de harmonizar historicamente as datas do Antigo Testamento. Com vinte seis anos, regressou a Cambridge em 1667 e por recomendação do próprio Barrow foi eleito Professor de Matemática. As suas primeiras lições foram sob óptica e nelas expôs as suas próprias descobertas. Já em 1668 tinha construído com as suas próprias mãos um telescópio de espelho muito eficaz e de pequeno tamanho. Utilizou-o para observar os satélites de Júpiter. Em 1672 Newton comunica o seu trabalho sobre telescópios e a sua teoria corpuscular da luz, o que vai dar origem à primeira de muitas controvérsias que acompanharam os seus trabalhos. Os esforços de Newton no campo da matemática e das ciências foram grandiosos, mas a sua maior obra foi sobre a exposição do sistema do mundo, dada na sua obra denominada Principia. Durante a escrita do Principia Newton não teve qualquer cuidado com a saúde, esquecendo-se das refeições diárias e até de dormir. Os dois primeiros volumes contêm toda a sua teoria, incluindo a da gravitação e as leis gerais que estabeleceu para descrever os movimentos e os pôr em relação com as forças que os determinam, leis denominadas por "leis de Newton". No terceiro volume, Newton trata as aplicações da sua teoria dos movimentos de todos os corpos celestes, incluindo também os cometas. Newton, que guardava para si as suas extraordinárias descobertas, foi convencido por Halley a dá-las a conhecer. A publicação do livro III do Principia deu-se apenas pelo fato de Newton ter sido alertado por Halley.Os contemporâneos de Newton reconheceram a magnitude das escrituras, ainda que, apenas alguns conseguissem acompanhar os raciocínios nele expostos. Rapidamente, o sistema newtoniano foi ensinado em Cambridge (1699) e Oxford (1704). Em Janeiro de 1689, é eleito para representar a universidade na convenção parlamentar onde se mantém até à sua dissolução em Fevereiro de 1690. Durante esses dois anos viveu em Londres onde fez novas amizades com pessoas influentes incluindo John Locke (1632-1704). No Outono de 1692, Newton adoece seriamente, conduzindo-o para perto do colapso total. Newton recupera a saúde em finais de 1693 para regozijo dos seus amigos. É de lamentar que após 1693, Newton não se tenha dedicado mais à matemática. Ele teria facilmente criado uma das mais importantes aplicações do cálculo: o cálculo das variações. Já nos Principia Newton tinha sugerido este assunto quando calcula a forma de uma superfície de revolução que atravessa uma massa de liquido oferecendo resistência mínima. Também em 1696, resolveu em poucas horas o clássico problema da brachistochrona: determinar a forma da trajetória que uma massa em queda, sob a ação da gravidade, descreve entre dois pontos dados num tempo mínimo. Poucas semanas antes da sua morte, Newton presidiu a uma secção da Real Society. Foi eleito sócio estrangeiro da Academia das Ciências Francesa em 1699. Faleceu a 20 de Março de 1727, durante o sono, já com oitenta e cinco anos. Teve direito ao elogio fúnebre oficial pronunciado pelo secretário da Academia e sepultado no Panteão de Londres, junto aos reis de Inglaterra, na Abadia de Westminster.