Os foguetes e as Leis de Newton.

Em 1686, Isaac Newton expôs na obra "Principia Mathematica Philosophiae Naturalis" as três leis que formam a base da mecânica clássica e que descrevem o movimento de objetos macroscópicos. Assim, o movimento dos foguetes também são regidos pelas leis de Newton.

Um foguete permanecerá parado até que uma força seja aplicada para movê-lo. Por outro lado, se estiver em movimento no espaço e longe da gravidade ele continuará se movendo infindavelmente. Essa é a primeira lei de Newton, também conhecida como princípio da inércia. Assim, no espaço sem gravidade, um foguete não necessita queimar combustível. É desse modo, por inércia, que sondas espaciais fazem viagens interplanetárias de longas distâncias. 

Antes de atingir o espaço é necessário o foguete se livrar da enorme atração gravitacional da Terra. A segunda lei de Newton diz que a Força (F) é equivalente à massa de um objeto (m) e a sua aceleração (a), o que pode ser representado pela equação F = m.a

Assim, a força (peso) atuante no foguete quando ele está em repouso no chão é o produto de sua massa e da aceleração da gravidade. Para o foguete conseguir subir é necessário criar uma força (empuxo) maior do que a força (peso). O Saturn V da missão Apolo pesava 2,8 milhões de quilos equivalente a 400 elefantes. O foguete gerou 34,5 milhões de newtons (3,5 bilhões de quilos) de empuxo no lançamento, criando mais energia do que 85 hidrelétricas. Essa força de empuxo é gerada por meio da expulsão de gases de combustão. É aí que entra a última lei de Newton. 

A terceira lei de Newton diz que toda ação tem uma reação igual no sentido oposto. Podemos constatar isso quando soltamos a ponta de um balão cheio de ar. A força do ar escapando é a "ação" e o movimento do balão para a frente é a "reação". Esse é o princípio básico do funcionamento dos foguetes. No caso, há uma reação de combustão que gera gases aquecidos, os quais são expelidos na parte inferior do foguete e, como reação, ele é impulsionado para cima.

REFERÊNCIA

https://www.explainthatstuff.com/spacerockets.html

O arco-íris.

 De modo similar a um prisma, uma gota de água pode decompor a luz solar. É assim que um conjunto de gotículas suspensas no ar formam um arco-íris.

Efeito fotoelétrico.

 

EFEITO FOTOELÉTRICO: O PRÊMIO NOBEL DE EINSTEIN E A ENERGIA LIMPA QUE O PLANETA PRECISA!

O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons de um material (geralmente metal) quando atingido por radiação eletromagnética, como a luz.

A descoberta do efeito fotoelétrico é atribuída ao físico Heinrich Hertz. Em 1887, ele observou que eletrodos (polos condutores de eletricidade), produzem mais faíscas elétricas, quando iluminados com luz ultravioleta.

Philipp Lenard, que foi assistente de Hertz, realizou estudos definitivos do efeito fotoelétrico. Em 1899, ele demonstrou que uma superfície metálica quando iluminada libera partículas eletricamente carregadas, as quais são idênticas aos elétrons descritos por Joseph Thomson, em 1897.

A teoria clássica do eletromagnetismo prevê que a energia dos elétrons deve aumentar com a intensidade da luz. No entanto, os resultados experimentais do efeito fotoelétrico constataram que a alteração na intensidade da luz em uma placa metálica não altera a energia dos elétrons. A energia dos elétrons aumenta, fazendo com que sejam ejetados de uma placa metálica, apenas com ondas de luz de alta frequência.

Em março de 1905, Einstein publicou um artigo explicando o efeito fotoelétrico. Seu artigo esclareceu a discordância entre os resultados experimentais do efeito fotoelétrico e o previsto pela teoria clássica do eletromagnetismo. Einstein estendeu a ideia de “quantum” de Max Planck à própria luz. Segundo Planck a radiação emitida ou absorvida por um objeto se dá em quantidades definidas (“quantum”), como pequenos "pacotes" de energia.

Einstein considerou a luz como um feixe de partículas (fótons). Quando esse feixe é direcionado a um metal, os fótons colidem com os átomos. Se a frequência de um fóton for suficiente para ejetar um elétron, a colisão produz o efeito fotoelétrico. Assim, Einstein explicou teoricamente o efeito fotoelétrico, mostrando que ele independe da intensidade da luz. Apesar de Einstein ter fornecido uma explicação plausível do efeito fotoelétrico, ela foi rejeitada pela comunidade científica por quase 20 anos. No entanto, foi com esse estudo - e não com a teoria da relatividade (como muitos pensam) - que Einstein ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1921.

A descoberta e a compreensão do efeito fotoelétrico envolveu experimentos, raciocínios e insights de vários cientistas. Graças a tudo isso, hoje é possível transformarmos eficientemente a energia solar em energia elétrica. É o momento de colocarmos em prática essa e outras descobertas para obtermos a energia necessária à nossa sobrevivência. Energia renovável, sustentável e limpa, necessária também para a sobrevivência de nosso planeta!

BIBLIOGRAFIA

Niaz, M., Klassen, S., McMillan, B., & Metz, D. (2010). Reconstruction of the history of the photoelectric effect and its implications for general physics textbooks.

E se não houvesse a Lua?

O planeta Terra já foi bem maior do que é hoje, até que um planeta “desgovernado”, chamado Theia, colidiu conosco. Este impacto acabou lançando parte da massa da Terra para o espaço, cujos fragmentos eventualmente formaram a nossa Lua. Pelo menos esta é a tese mais aceita na comunidade científica.

E porque devemos agradecer por este evento? Bem, além de fazer nosso planeta perder uns quilinhos, a formação da Lua foi essencial para o surgimento da vida como a conhecemos.

A Lua exerce força gravitacional sobre a Terra, atraindo e sendo atraída pela nossa massa, e, no seu movimento entorno de nós, ela acaba estabilizando o eixo do planeta na conhecida inclinação de 23,5 graus. Se não fosse por este satélite a inclinação da Terra iria variar drasticamente, como ocorre em Marte, cujo eixo varia entre 15 e 35 graus. A estabilidade do eixo é importante para que também haja estabilidade no clima, formando as estações do ano e mantendo temperaturas moderadas.

Outra função importantíssima do nosso satélite é a sua influência sobre as correntes marinhas. Conforme realiza seu movimento de translação em torno da Terra, a gravidade da Lua forma as marés, que variam de acordo com sua posição.

Se, por algum desastre, perdêssemos a Lua, o primeiro impacto seria sentido pelos animais marinhos, que evoluíram para se guiar em relação à maré. Assim como os animais noturnos, que precisam do luar para caçar a noite.

A longo prazo o impacto seria muito maior. Sem uma “âncora” como a Lua, nosso eixo iria mudar, alterando o clima em todo o planeta. Eventualmente os polos iriam desaparecer e os desertos congelar. Isto, obviamente, iria liquidar com diversas espécies. Embora alguns animais marinhos pudessem suportar melhor a mudança, já que nos oceanos as alterações climáticas demorem mais a serem sentidas.

Nossos dias também seriam menores, com apenas 15 horas, pois a Terra iria girar mais rápido sem a influência gravitacional do satélite.

Assim como em “A Máquina do Tempo” (2002), em que a Lua é destruída e, consequentemente, toda a civilização, os cientistas temem um cenário parecido: a Lua está indo embora. O astro se afasta de nós de 1 a 3 centímetros a cada ano, o que sugere que eventualmente ele irá escapar da gravidade da Terra (Calma! Serão milhares de anos até lá).