[Física] Arco elétrico

Um arco elétrico é resultante de uma ruptura dielétrica de um gás a qual produz uma descarga de plasma, similar a uma fagulha instantânea, resultante de um fluxo de corrente em meio normalmente isolante tal como o ar. Um termo arcaico para ele é arco voltaico como usado na expressão lâmpada de arco voltaico.

O arco ocorre em um espaço preenchido de gás entre dois eletrodos condutivos (frequentemente feitos de carbono) e isto resulta em uma temperatura muito alta, capaz de fundir ou vaporizar virtualmente qualquer coisa.

Em uma visão comercial, arcos elétricos são usados para soldagem, corte a plasma, e como uma lâmpada de arco voltaico em projetores de filme e holofotes. Fornos a arco elétrico são usado para produzir aço e outras substâncias. O Carbureto de cálcio é feito desta forma por requerer um grande aporte de energia para promover uma reação endotérmica (a uma temperatura de 2 500 °C).

Arcos elétricos de baixa pressão são usados para iluminação, por exemplo na forma de lâmpadas fluorescente, lâmpadas de vapor mercúrio e sódio, lâmpadas de câmera de flash, monitores de plasma e letreiros de néon. Arcos elétricos indesejáveis podem levar a deterioração de sistemas transmissão de energia elétrica e equipamentos eletrônicos.

Exemplos

1. O relâmpago da trovoada é um arco eléctrico de grandes dimensões que permite se escapem as cargas eléctricas entre as nuvens ou entre as nuvens e a terra;
2. A soldagem elétrica a arco produzem uma grande quantidade de calor bem localizada o que provoca a fusão dos materiais;
3. O forno a arco utilizados na metalurgia para a fusão de metais;
4. Arco elétrico provocado por curto-circuito em equipamentos elétricos devido a acúmulo de sujeira, cavacos, água, presença de insetos ou outros animais;
5. A norma IEC 61641 regulamenta painéis de baixa tensão à prova de arco interno e contempla critérios para segurança pessoal e estrutural com os comportamentos adequados quando da ocorrência de arcos elétricos.

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Fonte: Wikipédia

[Física] Ponte Tacoma Narrows

A ponte pênsil Tacoma Narrows (Tacoma Narrows Bridge) de 1600 metros, localizada sobre o Estreito de Tacoma, Washington (EUA) oscilou e caiu no dia 7 de novembro de 1940. Este acontecimento foi devido a um colapso gerado por fortes ventos. 

A Ponte de Tacoma sempre balançava, porém neste dia o vento atingiu uma velocidade de aproximadamente 70 km por hora; com isto começou a gerar movimentos de torção, vindo a estrutura a colapsar. 

Ao contrário do que se publica em alguns livros de física (como Halliday* et al e Tipler et al.**), acredita-se que os grandes movimentos foram causados devido ao fenômeno de flutter aeroelástico e não de simples ressonância.

"Flutter é uma auto excitação de dois ou mais modos de vibração de um sistema, devidamente alterada e realimentada pelo escoamento de um fluido. Pode vir a causar oscilações de amplitude que crescem exponencialmente levando a estrutura a uma falha dinâmica". (ver fonte)

O vídeo abaixo mostra a oscilação e queda da ponte:

- De madrugada, os ventos atingiram os 70 km/h, fazendo a estrutura oscilar muito, deslizando a alta velocidade. A polícia fechou então a ponte ao tráfego;

- Às 9h30 a ponte oscilava em 8 ou 9 segmentos com amplitude de 0,9 m e frequência de 36 ciclos por minuto;

- Às 10h00 dá-se um afrouxamento da ligação do cabo de suspensão norte ao tabuleiro, o que faz a ponte entrar num modo de vibração torcional a 14 ciclos por minuto. O eixo da via, os dois pilares e o meio da ponte são nodos. A partir daí a situação não se alterou muito durante cerca de uma hora;

- Às 11h00 se desprende um primeiro pedaço de pavimento e às 11h10 a ponte entra em colapso, caindo no rio.

Os grandes defeitos da ponte foram a sua enorme falta de rigidez transversal e torcional, pois estava ausente o reticulado por baixo do tabuleiro, e a frente aerodinâmica do perfil.

Não houve vítimas deste acidente e uma nova ponte foi construída no local, a qual ainda se encontra em funcionamento.

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*Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Fundamentals of Physics, (Chapters 21-44). [S.l.]: John Wiley & Sons.

**Tipler, Paul Allen; Mosca, Gene. Physics for Scientists and Engineers : Volume 1B: Oscillations and Waves; Thermodynamics (Physics for Scientists and Engineers).

[Física] Quem chega ao chão primeiro?

O senso comum diz que, se dois objetos de massas diferentes forem abandonados da mesma altura, aquele que for mais pesado chegará ao chão primeiro. Esse foi o pensamento do filósofo Aristóteles. A comprovação do erro do ilustre pensador só veio séculos depois com as contribuições de Galileu Galilei.

As leis do movimento vertical de objetos mostram que o tempo de queda independe da massa dos corpos. Assim, se uma bola de boliche e uma pena de galinha forem abandonadas do mesmo ponto, ambas chegarão juntas ao solo. É claro que essa verificação só é possível se a resistência do ar for desprezada. Veja o experimento a seguir:

Fonte: Brasil Escola

[Curiosidade / Ciência] 5 fenômenos naturais muito estranhos

Em uma matéria da Discovery Brasil são citados 5 fenômenos muito estranhos e misteriosos que ocorrem ao redor do mundo. Muitos deles acontecem raramente, outros são imprevisíveis, enquanto outros a Ciência ainda não conseguiu explicar.

1. Rochas que se movem

Se há um lugar nos Estados Unidos que é conhecido como o Vale da Morte, com certeza algo estranho tem que acontecer lá. Dito e feito, neste deserto as pedras se movem sozinhas. Mas não, isso não acontece por causa do vento, resposta que alguns mais alertas já arriscaram. Imagine pedras de 300 quilos que se moveram por 250 metros deixando um rastro na sua trajetória.

O fenômeno não acontece com frequência e, até agora, não há uma hipótese confirmada. A mais aceita é a de Ralph Lorenz da Universidade Johns Hopkins, que atribui o movimento ao congelamento das rochas durante o inverno e ao vento que empurra as pedras através da areia molhada. No entanto, isso não explica como algumas rochas se movem e outras não. Nem o fato de que nunca alguém conseguiu gravar o acontecimento.

2. Tornado de fogo

O tornado que se forma com rajadas de vento fortíssimas já é bem conhecido por todos e já teve diversos filmes sobre ele. Agora, de fogo? Isso sim é raro, mas aconteceu há pouco tempo em São Paulo. Um turbilhão de chamas de vários metros de altura apareceu em uma rodovia, paralisando o tráfego por completo e deixando em choque todas as pessoas que testemunharam o acontecimento.

Não foi a primeira vez que o fenômeno aconteceu em todo o mundo e ocorre em áreas de altas temperaturas e baixa umidade, produzindo incêndios recorrentes, características que estavam acontecendo na região, depois de três meses sem chuva. Devido às altas temperaturas geradas pelo fogo, uma corrente de ar ascendente criou um vórtice que sugou as chamas para cima, formando uma coluna de fogo enorme.

3. Pilares Luminosos

Falando em colunas altíssimas, há algumas que parecem raios laser que se elevam ao infinito, apresentando um espetáculo digno de um filme de ficção científica. São os pilares luminosos, fenômeno que engana a visão, já que parecem colunas reais e sólidas, mas na verdade são feixes de luz.

Este é um dos casos onde a ciência descobriu uma explicação irrefutável para o acontecimento: as colunas são o resultado da luz solar, lunar ou artificial que reflete em cristais de gelo que flutuam na atmosfera.

4. Aurora Polar

Outro efeito luminoso digno de menção é a aurora polar. O que é isso? Imagine por um momento que o céu está coberto por uma nuvem colorida, incomum e uniforme. Parece que se esperarmos mais alguns segundos, uma nave espacial vai aparecer. Mas não, não é uma luz projetada de uma maneira especial.

Pode acontecer em qualquer parte do planeta, mas principalmente nos polos devido ao aquecimento global. Se acontece no norte é chamada de aurora boreal, se acontece no sul, aurora austral. É o resultado do choque da energia solar em forma de partículas carregadas eletricamente, prótons e elétrons, com os átomos e moléculas de oxigênio e nitrogênio que estão no ar na altura da ionosfera terrestre, entre 80 e 500 quilômetros de distância da Terra.

5. Estrutura de Richat

Richat não é uma pessoa, é uma região na Mauritânia que se espalha no deserto do Saara. Também conhecida como “o olho da Terra”, a Estrutura de Richat tem 50 quilômetros de diâmetro com anéis concêntricos que se eleva a uns 400 metros acima do nível do mar e pode ser vista do espaço. Na verdade, é um dos acidentes geográficos mais bonitos que podem ser vistos de uma nave espacial, se alguém tiver a chance de viajar em uma.

A princípio, foi pensado que era o resultado do impacto de um meteorito, mas a NASA determinou que é produto da erosão causada pelo vento sobre a superfície durante milhões de anos. Porém, a explicação para a sua forma circular continua sendo um mistério.

(Fonte: Investigação Discovery - Curiosidades) 

[Biologia] As 5 plantas extremamente venenosas encontradas no Brasil

Dá para citar pelo menos uma dezena de plantas mortais, com toxinas venenosas que podem matar quem entrar em contato com elas. Mas não dá para fazer um ranking incontestável das mais venenosas porque: 

1) O efeito da toxina varia muito de pessoa para pessoa - as vítimas mais resistentes podem ter apenas vômitos ou outras reações menos pesadas; as mais fracas podem morrer.

2) A quantidade de veneno capaz de causar problemas ao ser humano muda de planta para planta. 

3) Existem várias formas de contágio: comendo a planta, tendo contato pela pele e até cheirando o perfume que ela exala. 

Em uma reportagem da revista Mundo Estranho foi montada uma lista com cinco espécies super letais, encontradas em várias partes do mundo e também aqui no Brasil:


1. COMIGO-NINGUÉM-PODE (Dieffenbachia picta Schott)

POR QUE É TÓXICA: porque o caule e as folhas têm cristais de oxalato de cálcio, substância que provoca inflamações no corpo

EFEITOS: quando mastigada, a planta fere as mucosas da boca, faringe e cordas vocais. A inflamação causa inchaços que impedem a passagem do ar e podem levar à asfixia


2. JEQUIRITI (Abrus precatorius L.)

POR QUE É TÓXICA: porque tem sementes vermelhas com uma substância chamada abrina, que mata quando mastigada

EFEITOS: a abrina provoca a aglutinação das células vermelhas do sangue, formando coágulos e impedindo a circulação corpórea


3. PINHÃO-DE-PURGA (Jatropha curcas L.)

POR QUE É TÓXICA: porque contém ricina nas sementes

EFEITOS: causa aglutinação das hemáceas e dificuldade de circulação do sangue. A ingestão de quatro ou mais sementes de pinhão-de-purga pode causar a morte


4. MAMONA (Ricinus communis L.)

POR QUE É TÓXICA: porque a semente tem ricina, uma toxina letal quando ingerida

EFEITOS: assim como a abrina, a ricina causa coágulos sanguíneos. Há casos de morte de crianças que ingeriram uma única semente, e de adultos que comeram duas delas. Em casos menos graves, a toxina ocasiona queimação na garganta, vômitos intensos, taquicardia e diarréia


5. MANDIOCA-BRAVA (Manihot utilissima Pohl)

POR QUE É TÓXICA: suas raiz e suas folhas possuem linamarina, uma substância tóxica que pode matar quem comer a planta

EFEITOS: nas intoxicações mais pesadas, a linamarina causa asfixia e convulsões, que se não forem tratadas podem ser fatais

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Fonte: 
Revista Mundo Estranho, Suzana Paquete   
Plantas Venenosas e Animais Peçonhentos, de Samuel Schvartsman