Física na Veia!

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A Física dos apaixonados e a paixão pela Física
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Casal apaixonado [Fonte: Pixabay]

Imagine a seguinte cena:

“Praia deserta. Mar. Sol se pondo. Gaivotas voando em bando. Ela vem correndo de um lado. Ele de outro. Ao fundo toca uma música romântica. Tudo é mostrado em câmera lenta, valorizando cada movimento, cada ação, cada mínima expressão dos apaixonados. Quando se aproximam, a garota salta ao encontro do rapaz. E, num abraço, continuidade do movimento anterior de corrida, seus corpos giram enquanto sorriem com contagiante felicidade. Aos poucos o giro cessa. O abraço se aperta. Já parados, acontece um apaixonado e longo beijo”.

 

Já viu isso no cinema? Quem sabe já tenha vivido isso na vida real?

No mundo real não tem câmera lenta. Mas, para os apaixonados, parece que o tempo parou. Não toca música alguma. Mas precisa? No cinema a música ajuda a criar o clima ideal. No mundo real o clima já está mais do que criado, pelo menos para os dois apaixonados.

Mas tem um detalhe sutil: você já se perguntou “por que neste tipo de cena, no encontro dos corpos, sempre há um giro?”. Seja no cinema, seja na vida real, tudo sempre acaba em rotação dos corpos. Não é bem assim?

A resposta está na Física! Achou estranho? Explico a seguir.

Corpos dotados de massa e que se movem com determinada velocidade carregam energia cinética de translação. Se colidirem, ou seja, se “baterem de frente”, tendem a parar. Uma vez parados, a energia cinética vai para zero. Mas toda a energia que havia previamente não pode simplesmente desaparecer. Ela tem que ir para algum lugar pela conservação da energia, um dos pilares da Física. Se houver colisão dos corpos, a energia será dissipada na pele e nos músculos dos apaixonados. Resultado? Dor e hematomas. E pode ser ainda pior. Se a energia for dissipada nos ossos, podem ocorrer fraturas. Seria um final trágico, direto da praia para o pronto socorro. Isso detonaria com o tão esperado final feliz!

É intuitivo para os apaixonados que, no encontro, seus corpos devam girar. Desta forma, a energia cinética de translação passa a ser energia cinética de rotação. Os corpos continuam se movendo, mas o centro de massa do sistema não sai do lugar. Aos poucos, pelo contato dos pés dos apaixonados com a areia da praia, tal energia vai sendo lenta e suavemente dissipada por atrito, até que desaparece (a rigor, transforma-se em calor e também é em partes usada para deformar a superfície maleável da areia porque energia, como eu já disse e reafirmo, sempre se conserva como um todo). A dissipação (ou, se preferir, transformação) lenta e gradual da energia cinética noutras modalidades de energia colabora para que não ocorra nenhum tipo de trauma nos corpos dos apaixonados. Dissipações abruptas de energia, fica o aviso, são sempre ações perigosas!

Quem ensinou isso para os apaixonados? Será que aprenderam a Física dos casais apaixonados na escola? Certamente não. Talvez eles nem conheçam Física teórica com profundidade e rigor. Mas vivendo, convivendo rotineiramente com o mundo físico ao seu redor, já entenderam empiricamente como tudo funciona. Não deixa de ser conhecimento. Concorda comigo? De certa forma, o casal conhece Física!

Isso reforça uma ideia que carrego comigo como físico e professor: todo mundo sabe Física. Pelo menos um pouco. Sem ela, sem noções básicas das regras do jogo, não há como viver, ou seja, não tem como jogar o jogo do Universo. Quem não conhece cinemática básica, por exemplo, corre sérios riscos numa mera travessia de rua. Pode morrer. Game over!

Todo mundo sabe, ao menos um pouco, as regras deste jogo do Universo. Logo, conhece Física. O problema é que sabe mas não sabe que sabe! Para piorar, quando tenta matematizar, ou seja, escrever as regras que já conhece da prática numa outra linguagem bem menos familiar, tudo parece ficar muito assustador.

Por isso, entendo que aprender Física tem que ser sempre com o maior grau possível de contextualização. O Física na Veia! surgiu exatamente nesta linha, sempre que possível tratando a Física de uma forma palpável, contextualizada. E Física tem a ver com tudo! Duvida? A cena comum do casal apaixonado, por exemplo, está repleta de Física. Você já tinha olhado para esta cena com este olhar físico? E veja que só focalizei elementos da Mecânica Clássica de Newton. Poderíamos aproveitar a mesma cena para falar sobre outros fenômenos de outras áreas da Física que também estão presentes e convivendo no mesmo cenário.

Aproveite hoje, 12 de junho, Dia dos Namorados — pelo menos no Brasil — para começar a perder o medo da Física. Se entendê-la, vai se apaixonar. E muito em breve vai querer namorar com ela. E corre o risco de não mais conseguir viver sem ela pro resto da vida. Na alegria e na tristeza, na saúde e na doença! Sabe como é? Foi exatamente isso que aconteceu comigo. Mas garanto que a relação é das mais férteis, divertidas e instigantes! Casamento ideal, como tantas coisas que idealizamos nos nossos modelos científicos!

Aproveito a deixa da data especial e este texto de Física contextualizada para desejar a você um Feliz Dia dos Namorados, esteja você namorando ou não. Afinal, o importante é ser feliz de qualquer forma, só ou acompanhado, em qualquer dia!


Este post também foi publicado no Física na Veia!  no Steemit neste link.


Novo Hernanes estuda engenharia, tem bigode, mas patina na Física
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Frame do vídeo com a entrevista com o jogador Hernanes [Fonte: UOL Esporte]

Hoje, logo de manhã, recebi mensagem do amigo Ronaldo Marin comentando erro físico cometido pelo jogador Hernanes, recontratado pelo São Paulo Futebol Clube.

Só agora, com mais tempo, pude ler toda a matéria publicada no UOL Esporte e ilustrada com entrevista em vídeo.

A partir de 1:30 do vídeo, você mesmo pode conferir, Hernanes destaca a fórmula da potência que, segundo ele, serviu para torná-lo melhor atleta. Mas erra na fórmula ao declarar que “potência é força vezes velocidade pelo tempo”. Não é.

Os jornalistas que fazem a entrevista transcrevem o trecho da fala do jogador como “potência é força mais velocidade pelo tempo”. Errado também. E não é exatamente o que diz o jogador. Confira o trecho da entrevista destacado abaixo.

Trecho que transcreve de forma equivocada a fala do jogador

Conclusão: temos dois erros, um do jogador e outro da transcrição da sua fala. Mas ambas as versões estão fisicamente equivocadas!

Definições erradas de potência

 

Como aqui no Física na Veia! nunca perco oportunidade de discutir a boa Física, aproveito para definir a grandeza física potência da forma correta. Confira o texto a seguir.

 

Definição Correta de Potência

A Potência mede a taxa de variação da energia ΔE num determinado intervalo de tempo Δt. Para não complicar, usando uma linguagem típica de ensino médio, ainda que o fluxo de energia possa varia no decorrer do tempo, podemos definir potência média como:

 

Se imaginarmos que ΔE corresponda ao trabalho τF realizado por uma força F atuando sobre um corpo, podemos escrever:

Se a força F, para simplificar, for constante, então o trabalho τque realiza sobre um corpo qualquer ao longo de um deslocamento ΔS pode ser escrito como τ= F.ΔS.cosθ onde θ é o ângulo formado entre o vetor força e o vetor deslocamento. Assim teremos:

Na expressão acima aparece a razão ΔS/Δt. Você consegue se lembrar o que é ΔS/Δt?

Lembrou? ΔS/Δt é a expressão da velocidade escalar média. Logo:

Se a força tiver a mesma direção e o mesmo sentido do deslocamento, então teremos  θ = 0o.

E cos 0= 1. Assim:

Portanto, uma maneira alternativa de escrever potência média é

Sem nenhum problema ou maiores complicações, podemos generalizar a expressão acima para potência instantânea se usarmos os valores instantâneos da força e da velocidade.

O Hernanes ia marcando um golaço! Mas foi bola na trave! Se ele não tivesse dividido “força vezes velocidade” pelo tempo, estaria corretíssimo!

A análise que ele faz sobre a potência de um jogador está correta. Se o jogador malhar e investir pesado em ganhar musculatura, é capaz de fazer força maior. Logo, realiza maior trabalho e sua máquina corporal consegue envolver mais energia numa determinada jogada, o que equivale a uma maior potência.

 

Potência do ponto de vista dimensional

Do ponto de vista dimensional, usando a notação de colchetes, teremos:

Se você não conhece tal notação, leia e entenda a frase acima como “unidade de medida de potência média é igual a unidade de medida de força vezes unidade de medida de velocidade”. Ok?

Força, no Sistema Internacional, medimos em N. Velocidade medimos em m/s. Assim teremos:

Na expressão acima, aparece N.m. Lembra o que é isso? É Joule! Unidade de medida de energia no Sistema Internacional.

Concluímos que potência deve ser medida em J/s que é W (watt).

A grandeza watt é bastante conhecida e usada na prática. E é típica de potência, o que ratifica toda a discussão anterior, validando a ideia de que potência média é força vezes velocidade.

 

Sou Tricolor

Sim, sou Tricolor! Atualmente sofredor… pois é… quem diria…

Logo, por razões óbvias, sou fã incondicional do Hernanes que já me deu muitas alegrias e é um extraordinário jogador!

Sua volta ao São Paulo Futebol Clube, não por coincidência, alavancou vitória histórica de 4 X 3 e de virada fora de casa contra o Botafogo na última rodada do Brasileirão. Isso não é pouco num momento crítico do meu time que insistia em ficar na zona de rebaixamento!

Mas aqui no blog não perco a chance de ensinar Física. Jamais! Por isso aproveito o deslize do ídolo que é poliglota (fala italiano, espanhol, francês e inglês) mas precisa melhorar o fisiquês!


Já publicado no Física na Veia!

(*) Posts publicados na plataforma antiga do blog


Qual é o correto: kWh ou kW/h?
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

kWh_erro_tela

“Print” mostrando infográfico equivocado no “Esporte Espetacular” (Rede Globo).

 

Assisti hoje de manhã ao Esporte Espetacular na Rede Globo aguardando matéria sobre a Fórmula E. Estava curioso para conhecer melhor a nova modalidade de corrida automobilística da FIA que usa carros elétricos. Já ouviu falar? É bem legal!

Três jovens pilotos brasileiros participaram do primeiro campeonato mundial da categoria? Nelsinho Piquet, filho do tricampeão mundial de F1, além de Bruno Senna, sobrinho do inesquecível Ayrton Senna, e Lucas di Grassi. Nelsinho Piquet foi o campeão dessa primeira temporada.

A matéria é bem bacana. Se você não viu no programa, pode assistir por streaming nesse link no site da Globo. Mas alguns errinhos físicos roubaram a minha atenção.

Logo aos 2:34 um infográfico (veja print acima) declarava que a energia armazenada na bateria do carro é de “56 kw/h”. Há dois erros nessa afirmação.

Erro 1) W (watt) deve ser grafado em letra maiúscula. A regra é clara (né Arnaldo?):  unidades de medida que vêm de nome próprio devem ser grafadas em letra maiúscula.

Exemplos:

– N, unidade força, e que homenageia Isaac Newton.

– J, unidade de energia, homenagem a James P. Joule.

– C, unidade de carga elétrica, imortalizando Charles A. Coulomb.

Sendo assim, no infográfico deveria aparecer kW. O prefixo “k” de quilo, que significa “mil vezes”, deve continuar minúsculo. Somente o “W”, homenagem a James Watt, é  maiúsculo.

Mas o erro mais grave nem é esse. Veja a seguir.

Erro 2 – grave)  Energia não deve ser medida em kW/h mas kWh. Pode parecer bobagem. Mas isso muda tudo!

kW.h é quilowatt multiplicado por hora. Já kW/h é quilowatt dividido por hora. Não são nem de longe a mesma coisa!

Potência (P), em Física, é definida como quantidade de energia (ΔE) por intervalo de tempo (Δt): P = ΔE/Δt.

Logo, a energia (ΔE) deve ser dada por potência (P) vezes intervalo de tempo (Δt): ΔE = P.Δt.

Fazendo uma análise dimensional, colocando colchetes nas grandezas sobre as quais queremos saber as unidades, encontramos:

[ΔE] = [P] . [Δt] = kW.h

Simples assim! Energia deve ser medida em kWh e não em kW/h!

kWh_erro

O correto, para medir energia, é kWh.

 

kW/h tem outro significado. É unidade de potência por unidade de intervalo de tempo: kW/h = [P] / [Δt]. Nada a ver com energia, certo?

No exato momento em que vi o erro no ar, tuitei para Glenda Kozlowski, âncora do programa.

Super gentil e rapidamente, Glenda respondeu.

 

Mas o erro não foi corrigido no ar. E ficou por isso mesmo, como (quase) sempre acontece quando se trata de erros físicos em matérias jornalísticas. É incrível como matérias na TV, no rádio, em jornais e revistas, além da própria web, salvo raras e nobres exceções, maltratam a Física!

Acerto) Para que ninguém saia dizendo que afirmei que o infográfico só falou besteira, vale observar que a afirmação de que com a energia de 56 kWh (e não kW/h) daria para usar uma lâmpada por 39 dias está quantitativamente correta. Vamos conferir? Veja os cálculos abaixo, supondo uma lâmpada de potência P = 60 W e sabendo que cada dia tem 24 h:

ΔE = P.Δt = 60 W . 39 dias . 24 h / dia = 56 160 Wh = 56,16 kWh (praticamente 56 kWh).

Os outros dois valores (para a máquina de lavar louças e para a TV) também parecem estar corretos. Tente provar que sim! (Como professor adoro passar “lição pra casa”!)

Destaco que outro erro físico ainda acontece na matéria. Esse confesso que só descobri revendo o vídeo pelo site.

Erro 3) O repórter Cássio Barco, aos 3:11, quando fala das novidades no regulamento da Fórmula E, diz “Uma dessas inovações é na interatividade. Os três pilotos mais bem votados na internet ganham potência extra na prova, ou seja, o contato com o público pode fazer a diferença no desempenho numa corrida”. Ele está se referindo ao FanBoost. Aparece uma fã inglesa falando sobre seu ídolo Bruno Senna e o repórter, a seguir, completa “Com o FanBoost o piloto ganha trinta quilowatts.hora de potência para usar por cinco segundos duas vezes na corrida…”.

Onde está o erro? Não percebeu? Ele é bem sutil. Está na parte que destaquei em negrito. Note que o repórter fala sobre potência extra (e não energia extra). Se é potência extra, deveria dizer que cada piloto (a rigor cada carro) ganha 30 kW (quilowatts) de potência e não 30 kWh (quilowatts.hora). Se ganhasse 30 kWh (quilowatts.hora) estaria recebendo uma carga elétrica extra na bateria, o que seria equivalente num carro convencional de corrida a receber mais combustível no tanque ou, em outras palavras, mais energia. Entendeu a ideia?

Não é fácil ser fisicamente correto! Até a FIA erra no site oficial da Fórmula E quando explica o FanBoost, como mostra o print abaixo (já com o erro destacado em vermelho).

kWh_fanboost

“Print” do site da fórmula E (FIA).

Note que no texto a potência padrão do carro está com a unidade grafada em letra minúscula, o que contraria as regras de grafia de unidades de medida. Deveria ser 150 kW (e não 150 kw). Com o FanBoost o carro recebe 30 kW de potência extra e fica com 180 kW (e não 180 kw). Certo?

Essa confusão com kWh e kW/h, infelizmente, é bem comum. Já bloguei sobre o assunto várias vezes. Destaco aqui dois dos meus textos dentro do tema: Se liga nas unidades de medida I e Se liga nas unidades de medida II.


Para saber mais sobre a nova categoria de automobilismo


Já publicado no Física na Veia!


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