domingo, 16 de setembro de 2007

Problemas em viagens espaciais:

Futuramente, os cientistas planejam viagens a outros planetas, e até a outras galáxias. Essas viagens são muito longas, precisam de combustíveis especiais, tempo e, se não bastasse, há quatro fatores de extrema importância. Eis os problemas:

Primeiro: Dilatação Solar



O Sol é um gás - na verdade, o Sol é plasma, um gás em altíssima temperatura - formado, principalmente, por átomos de "H" que, devido a altíssima temperaturas, liberam seus elétrons, formando íons, nesse caso, prótons; ou seja, só o núcleo do átomo de "H". O núcleo do Sol ocupa 25% do raio de circunferência. Ali a gravidade puxa toda a massa para o interior e cria uma pressão intensa. Essa pressão somada com a altíssima temperatura faz com que os prótons se unam, no fenômeno chamado de fusão nuclear, que é o combustível do Sol. A fusão nuclear, o processo de liberação de energia que fornece mais energia, é um tipo de reação nuclear - o outro é a fissão nuclear, que é utilizado em usinas nucleares e em bombas nucleares, como a de Yroshima e Nagasak, é um processo em que um átomo decai espontaneamente, ou seja, ele se "quebra" para formar outros mais estáveis, segundo a lei "ímpar" da radiotividade; ou ele sofre o processo de fissão do núcleo, por intermédio de um nêutron acelerado - em que átomos se unem a elevadas temperaturas e pressões para formar um outro átomo + energia. Energia essa que é liberada para o átomo resultante adquirir estabilidade atômica.



Reações que ocorrem no Sol:




"Os átomos de hélio-4 têm menos excesso de massa que os dois átomos de hidrogênio que iniciaram o processo. A diferença de massa foi convertida em energia conforme descreve a teoria da relatividade de Einstein: (E=mc2). A energia é emitida em diversas formas de luz (raio ultravioleta, raios X, luz visível, infra-vermelho, microondas e ondas de rádio)."

O Sol também emite partículas energizadas (neutrinos e prótons) que compõem o vento solar.
Essas radiações, principalmente, a UV-A(ou B), são ondas eletromagnéticas(fótons = pacotes de energia, segundo a teoria de Planck-Einstein) de muita energia, ou seja, em contato com os seres vivos causam câncer - e até a morte, dependendo da quantidade. A Terra tem dois escudos que nos protegem dessas ameaças vindas do Sol: atmosfera e magnetosfera(campo magnético). Sem esses escudos seríamos bombardeados até a morte.




Segundo: Os raios cósmicos

Os raios cósmicos são núcleos altamente energéticos, muito penetrantes, deslocam-se a velocidades próximas a da luz no espaço sideral, atravessando nosso universo. Cerca de 87% dos raios cósmicos observados são núcleos de "H"; 12% são núcleos de "He"; os restantes são elementos mais pesados como o "C" e o "Fe". Os raios cósmicos mais energéticos observados até à data têm uma energia igual à de uma bola de ténis lançada com uma velocidade de 57 m/s.(É uma quantidade de energia imensa para um corpo que é cerca de 0,00000000000001 vezes mais pequeno que uma bola de ténis!) Os raios que nos atinge são os raios cósmicos secundários(principalmente os elétrons), que chegam até nós depois de se chocarem com a nossa atmosfera, perdendo energia(essa perda de energia é dos raios para a atmosfera). O que preocuparia nessas viagens seria os raios cósmicos primários que possuem energia absurdamente grande. A Terra, ao contrário da Lua, possui atmosfera e magnetosfera(campo magnético), que são nossos escudos contra às ameaças energéticas vindas do espaço - pricipalmente do Sol. Sem esse escudo, seríamos constantemente bombardeados com esses raios de alta penetração e energia. Devido a essa grande energia que têm, esses raios podem causar: catarata, câncer, morte das células e, por último, do cérebro.

Terceiro: Ausência de gravidade


Os astronautas da estação espacial internacional(ISS), em órbita, a alguns km de distância da superfície terrestre, quando chegam à Terra, depois de passarem alguns meses, sofrem o efeito da
"ausência da gravida". Isso acontece porque na ISS, eles estão muito distante do centro da Terra, ou seja, o campo gravitacional criado por esse planeta é muito fraco a essa distância. Na Terra, nossos ossos recebem a força normal, que equilíbria a força que a Terra faz em nós(peso), puxando pra baixo. Essa força é essencial para o fortalecimento desses. Quanto mais longe do centro da Terra estivermos, menor a força peso, conseqüentemente, menor a força para equilibrar essa(normal). Ou seja, menor a força que atuará em nossos ossos, conseqüentemente, mais frágeis eles ficarão. Em Júpiter já seria o posto, pois lá a gravidade é x vezes maior do que a da Terra, ou seja, maior será a normal e maior será a força nos ossos. Mas estamos falando em viagens a distâncias de anos. Nesse caso consideramos que o campo produzido pela terra não atua mais, ou seja, peso é nulo, por conseguinte, a força normal também: não atuará força nos ossos, implicando em seu enfraquecimento. Para consertar esse problema, os cientistas usaram a rotação como forma de fazer com que atue uma força normal nos ossos. Esse procedimento é devido a inércia. Quando um carro da uma curva brusca, você se sente como se tivesse sendo jogado para o lado de fora da curva. Isso acontece porque sua tendência era de permanecer em linha reta, mas, com a curva, parece que você está saindo pela tangente.

Quarto: Estresse


Essas viagens são longas, aliás, muito longas, pois não falamos de quilômetros e sim de anos-luz. Essas viagens levariam vários anos, até décadas, viajando pelo infinito universo, vendo a escuridão fria e "morta". Ficar décadas em uma nave espacial, sem ter nenhum lazer provacaria um estresse muito grande, ocasionando depressões, ataques de fúrias, etc.




quinta-feira, 13 de setembro de 2007

Análise do salto: com pára-quedas vs. sem.





Análise do salto até a chegada ao solo:

- t(0): Eles descem simultaneamente de dois aviões iguais e com a mesma velocidade na horizontal. Em ambos, atua uma força de viscosidade na direção horizontal, fazendo com que suas velocidades, que eram iguais as dos aviões, devido a inércia, diminuam. Suas velocidades no eixo "y" eram zero, pois o avião não estava nem subindo nem descendo.
- t(1): A velocidade de ambos está quase que totalmente na vertical, atuando, agora, a força de resitência do ar (força de viscosidade) no eixo "y", fazendo com que suas velocidades, nesta direção, diminuam.
- t(2): O pára-quedista abre o pára-quedas: agora, devido à área de contato entre o ar e o instrumento de segurança, ele sofrerá uma força de viscosidade violenta, fazendo com que a força resultante, neste instante, aponte para cima, ou seja, a aceleração também aponte para cima e, conseqüentemente, a velocidade diminua. Porém isso é instantâneo, pois, depois de frações de segundos, com a redução da velocidade, a força de viscosidade também diminui e, com isso, a aceleração também, fazendo com que a aceleração passe a zerar e, portanto, a velocidade passe a ser constante (seu módulo, direção e sentido) — chegou ao ponto de velocidade terminal: a maior velocidade que um corpo adquiri em "queda livre"), em t(3).
- t(4): t(4)>>t(3): O "câmera-man" atinge o equilíbrio dinâmico: o empuxo e a resistência do ar igualam-se ao peso, quer dizer, a força resultante torna-se zero, ou seja, aceleração resultante torna-se igual a zero e, conseqüentemente, fazendo com que a velocidade dele passe a ser constante. Vale lembrar que a velocidade do pára-quedista ficou constante bem antes da do "câmera-man". O primeiro sofria uma força de resistência do ar bem maior, fazendo com que sua velocidade diminuisse até chegar a zero mais rapidamente; já o último sofria uma força de resistência do ar bem menor, ou seja, sua velocidade reduzia muito pouco em função do tempo, fazendo com que ele chegue ao solo com uma velocidade muito grande.
- t(5): O "câmera-man" toca o solo com uma velocidade, em módulo, muito grande. Devido a essa velocidade imensa, a força resultante, que irá atuar nele, para zerar essa e, conseqüentemente, ele parar deve ser proporcional à velocidade. A força que ele sofrerá será a força normal, uma força de natureza eletromagnética, que surge quando 'algo' entra em contato com 'outro algo'. Essas forças (normal + empuxo) serão maior que o peso, fazendo com que a aceleração resultante aponte para cima e, consequentemente, a velocidade diminua até zerar e parar quase instantaneamente, sofrendo uma desaceleração violentíssima e, por isso, causando sua morte.
- t(6): O pára-quedista chega ao solo com uma velocidade infinitamente menor do que a do "câmera-man", fazendo com que a força resultante (normal + empuxo) seja bem menor do que a que esse sofreu e, conseqüentemente, sofrerá uma desaceleração bem menor, também. A desaceleração que o "câmera-man" sofreu, ou seja, o quanto sua velocidade diminuiu em função do tempo em que o vetor velocidade chegou a zero, foi muito grande, por isso ele morreu.

O problema do tempo de abertura do pára-quedas:

Há um tempo médio que devemos abrir o pára-quedas após a queda. Esse tempo tem que ser calculado para não esse não sofrer uma força resultante acentuada.
(Depois eu faço esses cálculos.)

Ilusão de óptica (problema causado pela desaceleração):

Em saltos com pára-quedas, o saltador e o câmera caem a mesma velocidade(não levando em consideração a diferença de massa entre ambos); ou seja, caem em repouso um com relação ao outro. Quando o saltador abre o pára-quedas, a impressão que nós temos — lembre que você está vendo a imagem fornecida pelo câmera — é de que ele sobe. Isso é uma ilusão causada pela desaceleração que ele sofre ao abrir os pára-quedas. De modo mais claro, você vê o pára-quedista subindo porque ele sofre uma desaceleração brusca, já você, que via ele caindo junto, passa a ver ele caindo mais lentamente, o que ocasiona a sensação de ele estar subindo — α < β < θ = γ =....= n.
A hipótese de subida:
sofre, por si mesma, a desaceleração, devido a diminuição do módulo do vetor velocidade instatânea). A força de viscosidade diSe ele realmente subisse, teríamos que ter uma força resultante apontando para cima, para esta "comer" o vetor velocidade — já que eles estão em sentidos opostos e em mesma direção - até ele zerar; depois disso, o vetor velocidade teria que apontar pra cima. Ora, mas isso é absurdo, porque quando a velocidade diminuisse - causada pela abertura do pára-quedas; esse produz uma força de viscosidade(força de arrasto/forças de atrito do ar/força de resistência do ar) muito elevada devido a área, "A", ser muito grande —, a força de viscosidade(Fv = 1/2.A.ρ.Cx.v²; A = área de contato pára-quedas/ar; ρ = densidade do ar; Cx = coeficiente de arrasto aerodinâmico do pára-quedas; v = velocidade instantânea do pára-quedista) diminuiria, também — dizemos que a força de viscosidade é "reflexiva", ou seja, é agente e paciente: ela produz a aceleração eminuindo, faz com que a aceleração diminua e, conseqüentemente, a velocidade não irá zerar e, muito menos, inverter seu sentido. (Obs.: Lembrem(-se) (de) que não é a velocidade que mata, e sim a desaceleração.)

domingo, 9 de setembro de 2007

A ciência e sua sombra: O Mistério da Lula Colossal.


Na ciência, muitas coisas não são, de fato, vistas, mas sim, teoricamente provadas, através de cálculos, análises, hipóteses, induções ao absurdo, etc. Os átomos não me deixam mentir, os elétrons também não. Esses citados, como vários outros, não foram vistos ainda, mas sabemos que existem, devido às mentes brilhantes.

A lula colossal ("Mesonychoteuthis Hamiltoni") é o maior invertebrado que existe e o animal de maior olho. Foi identificada pela primeira vez em 1925, com base em dois braços encontrados no estômago de um cachalote. Vive no Oceano Antártico, a mais de 1.000 m de profundidade (alguns espécimes foram trazidos de 2.200 m - 2.500 m). Pode ultrapassar os 14 m de comprimento (na verdade, se for considerado o tamanho total, ultrapassam 22 m). Dispõe de dois bicos enormes e afiados ("bico de papagaio"), e garras giratórias em forma de ganchos (garras essas que podem causar ferimentos de 5 cm de profundidade), profundamente fixados em seus tentáculos. Seu inimigo natural, e único, é o maior carnívora da Terra, o cachalote, que mergulha a mesma profundidade, quando adulto.
A lula colossal vive em regiões não muito acessíveis à exploração. Então, por isso, foi colocado uma espécie de radar em um cachalote adulto para esse, quando mergulhar a essas profundidades — nos mares congelados, que é o habitat das lulas — dar indiretamente localizações desse monstro quase desconhecido pelos cientistas.

A luta teórica entre ambos foi criada em computador pela "Discovery Channel", um dos canais mais conceituados que existe.

Bibliografia: Wikipedia e Discovery Channel.
(Copyright © 2007 Pedro S. Deschamps P.)