quarta-feira, 31 de julho de 2013

Locais de Prova 2° fase da OBF


Há um buraco negro no centro de cada galáxia? Elas serão devoradas por eles?

Observações levam os cientistas a acreditar que existe mesmo um buraco negro no centro de cada uma das galáxias do Universo e que eles costumam ser bastante massivos. Há buracos negros em outras regiões das galáxias também, só que os centrais têm muito mais massa - alguns são equivalentes a bilhões de estrelas juntas.
E, sim, isso quer dizer que as galáxias serão engolidas pelos seus próprios buracos negros. Só que o processo é extremamente lento. Mesmo "esfomeados", os buracos negros não saem por aí engolindo estrelas, planetas e tudo o mais que encontram pela frente. Eles ficam "quietos" por muito tempo sem mexer com os objetos próximos que o orbitam. Somente se eles chegarem muito próximos é que serão capturados pelo campo gravitacional.
Para entender como funciona o buraco negro no centro das galáxias, vamos tomar como exemplo a Via Láctea, a mais fácil de ser estudada, já que vivemos dentro dela.
O buraco negro supermassivo que existe no centro da nossa galáxia é envolto por uma "bola" formada por bilhões de estrelas, o chamado bojo estelar. Ao redor dele, há um disco achatado de estrelas que gira no centro. Nesse disco, vemos uma espiral onde se concentram nuvens de gás onde são formadas novas estrelas. A Terra está em um dos braços dessa espiral, bem longe do buraco negro central.
Refeição a cada dez mil anos
Apesar de estar no meio de um banquete estelar, há algo que impede o buraco de sair devorando as estrelas do bojo. O bloqueio tem a ver com a física, e é uma coisa tão básica que a gente aprende no ensino fundamental: a gravidade.

LEIA MAIS

  • Arte/UOL
    Veja até onde o homem chegou no espaço
  • Nasa
    Astrônomos encontram buraco negro que gira quase na velocidade da luz
Se um corpo celeste é capturado pelo campo gravitacional do buraco negro, não tem jeito, o corpo será puxado com tanta violência que vai perder a forma e a luz - e o que restar da sua matéria vai se integrar à massa do buraco. Só que o campo gravitacional do comilão tem um limite, que os cientistas chamam de raio de maré. 
Suponhamos que uma nave espacial chegue bem perto do buraco. Ela seria atraída por ele, mas tem velocidade suficiente para escapar dessa enrascada. Se a espaçonave ultrapassar o raio de maré, não haverá velocidade que vai ajudar o piloto a escapar, e eles seriam destruídos. Neste raio de ação, a gravidade do buraco negro é maior do que força que mantém a nave "unida", na sua forma original.
A boa notícia é que, para ser engolido pelo buraco, o piloto teria de chegar bem perto. A influência gravitacional do buraco tem um raio muito pequeno se comparada à influência do bojo estelar que o envolve. Esse bojo tem tantas estrelas que é o responsável pela forma da Via Láctea. E é o bojo - e não o buraco negro - que mantém a galáxia coesa, e as estrelas e as nuvens de gás que vemos nos braços espirais orbitando no disco. 
Não há estrelas dando sopa dentro do raio de maré do buraco negro. Afinal, ele já engoliu o que conseguiu alcançar. As estrelas do bojo se movimentam seguindo órbitas próprias. Estima-se que a cada 10 mil anos, uma estrela sofra uma perturbação em sua órbita e se aproxime do raio de maré do buraco. Aí não tem escapatória: ele engole mesmo.
A cada vez que ele devora uma estrela, seu potencial gravitacional aumenta. Como isso acontece a cada dez mil anos, ele vai demorar uns trilhões de anos para comer somente as estrelas do bojo. Para devorar a galáxia inteira, só daqui a uns quatrilhões de anos.
Buraco negro em atividade
Para os astrônomos, é difícil observar um buraco negro. Como ele não deixa escapar nem a luz, é impossível observá-lo com ajuda de telescópios ópticos. O jeito é estudar raios-x e ultravioleta emitidos por objetos quando eles estão sendo engolidos pelo buraco.
Cientistas descobriram agora em julho que o buraco do centro da Via Láctea começou a engolir uma nuvem de gás que se aproximou do seu raio de maré. Telescópios de raio-x e ultravioleta estão apontados para lá, esperando pelo fim da refeição do monstro. Apesar de não conseguirmos vê-lo, já foi publicada uma imagem ilustrativa do banquete espacial. 
Consultoria: Thaisa Storchi Bergmann, chefe do Grupo de Pesquisa em Astrofísica do Instituto de Física da UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul), é uma pesquisadora que estuda buracos negros no centro das galáxias.


quinta-feira, 11 de julho de 2013

Olimpíada Brasileira de Física das escolas Públicas

ProgramaçãoPeríodo
Credenciamento de Escolasaté
24 de maio
Prova (nas escolas) da 1ª Fase06 de agosto
Divulgação do gabarito da prova da 1ª Fase pela Comissão da OBFEPaté 13 de agosto
Data máxima para que os professores cadastrem na área a eles restrita os alunos que fizeram 1ª fase com as notas obtidas, indiquem o nome dos professores dos alunos e o Centro de Aplicação escolhido para a 2ª fase.20 de agosto
Data máxima para divulgação pela COBFEP do número mínimo
de acertos necessários para o estudante ser classificado para a
2ª Fase e a relação dos alunos classificados
26 de Agosto
Prova (nos centros de aplicação) da 2ª Fase19 de outubro
Divulgação dos resultados finais da OBFEP 2013fevereiro 2014
Divulgação do edital do concurso  de ilustração da OBFEP 2014junho de 2013
Data final do envio (postagem) da arte para o concurso de ilustração da  OBFEP30 de setembro
Divulgação dos resultados do concurso de ilustração da OBFEPaté 20/12/2013

Impressão 3D: de ossos artificiais a casas inteiras

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/07/2013
Impressão 3D: de ossos artificiais a casas inteiras
Os padrões geométricos criados por impressão 3D são baseados em materiais naturais, como os ossos e a madrepérola. [Imagem: Leon S. Dimas et al./AFM]
Com tecidos sintéticos que imitam tecidos vivos e até uma orelha biônica sendo produzidos por impressão 3D, por que não imprimir ossos?
A proposta é atraente e as impressoras 3D estão cada vez melhores, mas produzir ossos tem desafios especiais.
Os ossos são fortes e resistentes porque seus dois materiais constituintes - uma proteína de colágeno e o mineral hidroxiapatita - são dispostos hierarquicamente em padrões complexos que vão se alterando em todas as escalas do compósito, do nível micro até o macro.
E as estruturas hierárquicas que dão a força aos compósitos naturais são geradas por automontagem, através de reações eletroquímicas, um processo que não pode ser facilmente replicado em laboratório.
Agora, pesquisadores do MIT, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica que permite transformar seus desenhos de computador, detalhados até o nível micro, diretamente para uma impressora 3D.
Leon Dimas e seus colegas conseguiram transformar seus desenhos CAD em padrões geométricos que mesclam polímeros moles e duros, replicando padrões naturais - as amostras apresentaram propriedades similares às dos ossos humanos.
Um dos materiais impressos para demonstrar a técnica é 22 vezes mais resistente a fraturas do que o mais forte dos seus materiais constituintes, algo conseguido unicamente pela disposição hierárquica interna da estrutura.
Invisibilidade e casas
"Os padrões geométricos que usamos nos materiais sintéticos são baseados em materiais naturais, como os ossos e a madrepérola, mas também incluem desenhos que não existem na natureza," disse o professor Markus Buehler, que orientou o trabalho.
E é nesses desenhos que não existem na natureza que se encontra outra aplicação potencial da técnica.
Como funciona desde o nível micro até a macro, e pode ser usada para construir compósitos partindo de dois ou mais materiais constituintes, a técnica poderá ser usada para imprimir metamateriais, materiais artificiais que lidam com a luz de uma forma que nenhum material natural faz - criando, por exemplo, mantos da invisibilidade.
Mas Buehler vai muito além.
Ele espera que edifícios inteiros possam ser impressos com materiais otimizados que incorporem circuitos elétricos, encanamentos e sistemas de colheita de energia: "As possibilidades parecem infinitas, já que estamos apenas começando a explorar o tipo de características geométricas e combinações de materiais que podem ser impressos."
Bibliografia:

Tough Composites Inspired by Mineralized Natural Materials: Computation, 3D printing, and Testing
Leon S. Dimas, Graham H. Bratzel, Ido Eylon, Markus J. Buehler
Advanced Functional Materials
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/adfm.201300215
Fonte: Inovação Tecnológica

quinta-feira, 4 de julho de 2013

Pintar asteroide pode tirá-lo de rota de colisão com a Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/06/2013

Tinta pode tirar asteroide de rota de colisão com a Terra
"Não pode ser uma tinta à base de água ou à base de óleo, porque ela provavelmente explodiria em poucos segundos no espaço." [Imagem: Texas A&M University]
Depois do susto que o asteroide DA14 pregou em todo o mundo, passando abaixo da órbita dos satélites de comunicação, parece que qualquer plano é bem-vindo para tentar desviar os pedregulhos espaciais.
Além da tradicional força-bruta, a técnica mais difundida para desviar asteroides é o chamado raio trator espacial.
Mas, como não há conclusões definitivas sobre o que fazer no caso de uma ameaça iminente, a NASA decidiu pedir a todo o mundo que dê ideias sobre como lidar com asteroides ameaçadores.
Pintando um asteroide
O professor Dave Hyland, da Universidade do Texas, acredita que dá para fazer o trabalho de uma forma muito mais simples e inusitada: usando tinta.
Para Hyland, é possível desviar um asteroide em rota de colisão com a Terra usando uma técnica chamada "aplicação de pó tribocomprimido" - em termos mais simples, pintando o asteroide.
A ideia é que a tinta altere a quantidade de luz do Sol que o asteroide reflete, alterando o chamado efeito Yarkovsky, um pequeno "empurrão" que um asteroide sofre quando absorve a luz solar e emite calor.
Conforme o asteroide gira, o lado iluminado é mais quente do que o lado escuro, emitindo mais fótons termais. Como cada fóton possui um pequeno momento, o aquecimento desigual do asteroide resulta em uma força líquida.
Quando o asteroide for pintado com uma tinta adequada, essa tinta deverá alterar o empuxo gerado, desviando o asteroide.
Mas não vai dar para usar tinta comprado na loja de materiais de construção: "Não pode ser uma tinta à base de água ou à base de óleo, porque ela provavelmente explodiria em poucos segundos no espaço," alerta Hyland.
"Mas uma forma de tinta em pó pode ser utilizada para empoeirar o asteroide, e o Sol faz o resto. Ele cura a tinta para produzir um revestimento liso, alterando o aquecimento desigual do asteroide para que ele seja forçado a sair de seu percurso, indo para uma órbita mais elevada ou mais baixa, desviando da Terra," defende o pesquisador.
"Eu tenho que admitir que o conceito soa estranho, mas as chances de que tal plano seja bem-sucedido são muito elevadas, e seria relativamente barato. A ciência por trás da teoria é sólida. Nós precisamos testá-la no espaço," defende Hyland.
A NASA parece ter-se convencido, já tendo convidado o pesquisador a detalhar a ideia e, sobretudo, o que seria necessário levar para o espaço.

Fonte: Inovação tecnológica

Físicos projetam paredes acusticamente invisíveis

Com informações da PhysicsWorld - 02/07/2013

Físicos projetam paredes acusticamente invisíveis
A placa perfurada e seus furos tampados criam um autêntico metamaterial, capaz de manipular as ondas sonoras à vontade. [Imagem: J. J. Park/Yonsei University]
Normalmente os engenheiros deparam-se com a necessidade de isolar acusticamente as paredes, mantendo todo o som dentro ou fora de um ambiente.
Mas uma equipe do Japão e da Coreia do Sul acaba de fazer o contrário.
Jong Jin Park e seus colegas desenvolveram uma técnica que torna uma parede virtualmente "invisível para o som".
Ou seja, de um ótimo refletor de ondas acústicas, as paredes podem ser transformadas em um transmissor acústico quase perfeito.
Embora seja difícil encontrar alguma utilidade prática para a técnica em termos de paredes reais, ela pode fazer a diferença em microscópios, filtros de ruído e concentradores acústicos.
Transmissão acústica extraordinária
A descoberta é um análogo acústico para um fenômeno chamado transmissão óptica extraordinária, que permite que as ondas eletromagnéticas passem quase sem obstáculos através de uma rede de nanofuros feitos em uma barreira opaca.
A versão acústica também depende de microfuros, com a diferença de que eles são recobertos por uma fina membrana.
As ondas sonoras viajam na forma de oscilações físicas dos átomos do meio por onde o som se propaga - elas não podem passar através de uma barreira rígida porque os átomos não oscilam.
Ao fazer furos na membrana rígida, que não compõem mais do que 3% do volume do material, e recobri-los com o mesmo filme plástico usado para cobrir alimentos na cozinha, os pesquisadores transformaram a "parede" em um transmissor sonoro ótimo.
Físicos projetam paredes acusticamente invisíveis
Os metamateriais acústicos, ainda complexos como este mostrado na imagem, já permitiram a criação de escudos acústicos, que criam áreas de absoluto silêncio, e camuflagens para deixar submarinos invisíveis ao sonar. [Imagem: KIT]
Com a tensão do filme plástico ajustada para que sua frequência de ressonância seja a mesma das ondas sonoras incidentes, a ressonância da membrana amplifica suas oscilações.
Essa ressonância movimenta o ar através dos furos como se o ar não tivesse inércia, permitindo que ele se mova em resposta a deslocamentos muito pequenos, transferindo quase toda a energia das ondas acústicas incidentes através da barreira.
Enquanto a barreira experimental deixa passar 81% do som, se o filme plástico for retirado, essa transmissão cai para 9%.
Metamaterial acústico
A concentração da energia acústica em furos minúsculos permitirá a criação de novos tipos de lentes, como as usadas no emergente campo da microscopia acústica ou para a criação de um elusivo laser de som.
Além disso, segundo os pesquisadores, a técnica pode funcionar com qualquer frequência, incluindo o ultrassom.
E, embora os cientistas refiram-se sempre à transmissão do som, a técnica pode ser explorada para bloquear determinadas frequências, o que transforma a placa perfurada e seus furos tampados em um autêntico metamaterial acústico, capaz de manipular as ondas sonoras à vontade.
Bibliografia:

Giant Acoustic Concentration by Extraordinary Transmission in Zero-Mass Metamaterials
Jong Jin Park, K. J. B. Lee, Oliver B. Wright, Myoung Ki Jung, Sam H. Lee
Physical Review Letters
Vol.: 110, 244302
DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.244302