Os raios gama são os culpados por transformarem Bruce Banner no Incrível Hulk. Mas o que são os raios gama e o que eles realmente podem fazer?
Os raios gama são a forma mais energética de luz. A luz visível que nós conhecemos é apenas uma parte do largo espectro da luz, o espectro eletromagnético. Depois da luz visível vermelha a extensão as ondas fica maior e surgem as luzes infravermelhas, microondas e ondas de rádio. Além do violeta ficam as ondas mais curtas dos raios ultravioletas, raios X e, finalmente, os raios gama.
Um raio gama possui, ao menos, 10 mil vezes mais energia do que um raio de luz visível. Diferente do Incrível Hulk, os raios gama não são verdes, pois estão fora do espectro de luz visível. Portanto eles não possuem qualquer cor que possamos descrever.
Raios da morte
Exatamente como Bruce Banner sobrevive à sua transformação não sabemos.
Assim como altas doses de raios X são comumente letais uma dose de raios gama mata uma pessoa comum.
Os raios gama podem arrancar elétrons como uma bola de boliche derruba pinos. Estas partículas carregadas podem romper as ligações químicas que encontram pelo caminho, destruindo a delicada maquinaria química da célula, gerando fragmentos moleculares que podem agir como toxinas
Para descrever gentilmente, uma bomba de raios gama no mundo real não transformaria Bruce Banner no Incrível Hulk. Ao invés disso provavelmente o transformaria em um cadáver devido ao envenenamento por radiação, se não o incinerasse instantaneamente.
Mas os raios gama, mesmo assim, ainda têm aplicações médicas. Um aparelho conhecido como “a faca gama” pode destruir tumores ao atingir o cérebro com raios gama.
Quando Bruce Banner se transforma no Incrível Hulk seu corpo incha com músculos que aparecem, aparentemente, do nada. De maneira intrigante os raios gama podem ser tão poderosos que conseguem criar matéria. Isso ocorre porque, como explica a fórmula de Einstein “E = mc2“, energia pode ser convertida em matéria e vice versa. Extraordinariamente raios gama de alta energia, como os gerados por buracos negros, podem emitir pares de elétrons e seus correspondentes de antimatéria, conhecidos como pósitrons. (Se o Incrível Hulk usa os raios gama para violar a lei da conservação da matéria para ficar gigante isso é outro assunto.)
Os raios gama no espaço
Os raios gama são criados em alguns dos mais violentos eventos do universo, como na morte de uma estrela. O Gamma-Ray Large Area Space Telescope - GLAST (Telescópio Espacial de Raios Gama de Grande Área, em tradução livre) foi colocado no espaço na última quarta-feira (11). O seu nome irá mudar e o novo será escolhido dentre 12 mil sugestões enviadas pelo público de todo o mundo. ‘Hulk’ apareceu na lista
O GLAST poderá nos ajudar a compreender melhor sobre as misteriosas explosões de raios gama, que podem liberar a mesma energia que nosso sol gerou em 10 bilhões de anos em um período de apenas milissegundos. Assim como o Incrível Hulk é “o mais forte que existe”, como ele mesmo diria, as explosões de raios gama também são as mais poderosas conhecidas.
Assim como o Incrível Hulk é forte o suficiente para destruir o planeta todo, as explosões de raios gama podem matar a vida neste planeta. Uma “estrela da morte” foi recentemente descoberta e podem explodir um dia enviando seus raios gama diretamente para nós, embora seja possível que erre
Os instrumentos ópticos são instrumentos bem comuns no nosso dia-a-dia como, por exemplo, o microscópio, a luneta, a lupa, projetores, e acredite, o olho humano é também um exemplo de instrumento óptico.
A Máquina fotográfica Instrumento óptico muito utilizado no cotidiano, seu funcionamento é bem semelhante ao olho humano. Esse instrumento é constituído por um sistema de lentes, denominado objetiva, que se comporta como uma lente convergente que forma uma imagem invertida e real do objeto fotografado. Na máquina fotográfica existe também uma série de dispositivos que permitem afastar ou aproximar a lente para melhor focalizar a imagem. Se essa focalização não é bem feita a imagem não se forma corretamente sobre o filme e assim a fotografia não fica nítida. A imagem ao ser captada fica gravada no filme por meio de reações químicas, as quais ocorrem quando a luz que vem do objeto incide sobre o filme.
Formação de imagem na máquina
O Microscópio
O microscópio composto, ou simplesmente, microscópio, é um instrumento óptico utilizado para observar regiões minúsculas cujos detalhes não podem ser distinguidos a olho nu.
É baseado no conjunto de duas lentes. A primeira é a objetiva que é fortemente convergente (fornece uma imagem real e invertida) e possui pequena distância focal, fica voltada para o objeto e forma no interior do aparelho a imagem do mesmo. A segunda é ocular também com pequena distância focal, menos convergente que a objetiva, permite ao observador ver essa mesma imagem, ao formar uma imagem final virtual e direita.
Essas lentes são colocadas diametralmente em extremidades opostas de um tubo, formando o conjunto chamado de canhão.
O sistema que permite o afastamento ou aproximação do conjunto ocular – objetiva permite uma melhor visualização do campo observado ao focalizá-lo.
Formação da imagem em um microscópio composto
Na figura temos que a objetiva, que tem uma pequena distância focal da ordem de milímetros, fornece do objeto OO' uma imagem real e invertida I1I'1. Esta imagem I1I'1 , serve como objeto para a ocular, que fornece uma imagem I2I'2, virtual, maior e invertida com relação ao objeto OO', que é a imagem final.
LUNETA ASTRONÔMICA
As lunetas astronômicas são instrumentos ópticos de aproximação, são usadas na observação de objetos muitos distante.
As lunetas astronômicas são instrumentos formados por dois sistemas ópticos distintos: uma lente objetiva de grande distância focal que proporciona uma imagem real e invertida do objeto observado, e uma lente ocular com distância focal menor que proporciona uma imagem virtual e invertida do objeto.
Os dois sistemas são colocados nas extremidad
es opostos de um conjunto de tubos concêntricos, que se encaixam um nos outros fazendo variar à vontade o comprimento do conjunto a fim de focar melhor objeto a ser observado.
As lunetas de grande porte e alta capacidad
e de ampliação são dotadas de uma luneta menor pesquisadora, já que as primeiras possuem um campo de visão.
A principal diferença entre as lunetas astronômicas e terrestres é, além do porte, a posição da imagem. Aquelas apresentam a imagem final invertida, e essas apresentam a imagem na posição real do objeto já que possuem um sistemas de lentes adicionais entre a objetiva e a ocular
Esquema simplificado de formação da imagem em uma luneta astronômica
Luneta Terrestre A luneta terrestre é semelhante à astronômica só que a imagem final obtida é direita Formação da imagem em um luneta terrestre
Projetor de slides
Um projetor de slide serve para projetar em uma tela uma imagem real e aumentada do objeto que está no slide.
Basicamente, ele é constituído de uma lente convergente, como objetiva, e uma lâmpada cujo filamento está situado no centro de curvatura do espelho côncavo que juntos servem para iluminar com bastante intensidade o slide. A fig. 7.7 mostra um esquema bem simplificado de um projetor de slides.
Figura 7.7 - Esquema simplificado do projetor de slides
Para obter uma imagem real, maior e aumentada, o slide precisa estar situado a uma distância menor que a dupla distância focal (antes do foco).
Ao longo dos tempos o ser humano e os animais evoluíram de forma a ter uma sensibilidade maior para a luz visível. O estudo dos fenômenos ópticos é fascinante, pois os variados tipos de imagens podem trazer diversos tipos de emoções ao ser humano e mesmo aos animais. Mas a evolução vem da necessidade destes seres obterem informações do meio em que vivem.
Na história da humanidade alguns estudos resultaram em grandes descobertas. Primeiramente, com relação à luz, estudou-se a possibilidade dela se propagar em linha reta. Mais tarde , Isaac Newton decompõe a luz em várias cores e também consegue demonstrar que várias cores compõe a luz branca.
Muitas discussões foram feitas com relação à luz. Quando se fala em propagação automaticamente considera-se um deslocamento com certa velocidade. Mas velocidade do quê? De uma onda ou de uma partícula?
Primeiramente, faz-se necessário fazer algumas considerações:
Uma onda é uma perturbação que se propaga em um meio. No caso de uma onda eletromagnética a perturbação é de campo elétrico do campo magnético. É um argumento plausível pra explicar a luz.
Mas alguns experimentos realizados no fim do século XIX mudam um pouco essa concepção com relação a este importante ente físico. Entre os mais relevantes, podem ser citados o efeito fotoelétrico, o espalhamento Compton e a produção de raios X.
Quando se faz um experimento com partículas em fenda única, observa-se uma região de máxima incidência de partículas, conforme mostra a figura 01.
Figura 01: as partículas são colimadas por uma fenda e incidem no anteparo formando um padrão de interferência com uma franja apenas.
Fica evidente o caráter ondulatório quando se faz um experimento com fenda de espessura da ordem do comprimento de onda da luz incidente conforme a figura 02.
Figura 02: ao centro, apenas uma franja de intensidade luminosa máxima.
Nestes dois casos se observa a intensidade máxima em uma única região do anteparo.
Quando a onda incide em um colimador com duas fendas observa-se um padrão de interferência com várias franjas. Isto ocorre devido ao fato de que há uma interferência construtiva quando a intensidade máxima da onda da luz emergente de uma fenda coincide com o máximo da onda emergente da outra fenda. Isso ocorre porque há uma diferença de caminho da luz emergente de cada fenda. O mesmo acontece com os mínimos e forma o padrão de interferência da figura 03.
Figura 03: várias franjas de intensidade luminosa máxima no centro. Quando a mesma experiência é realizada com partículas, o padrão deve ser formado apenas por duas raias de máxima intensidade. Mas não é isto que se observa se a mesma experiência for realizada com prótons, nêutrons ou elétrons. O que se observa é um padrão de interferência! É isto que intriga os físicos: a luz se comporta ora como onda, ora como partícula. E as partículas se comportam como onda em determinadas situações.
Oespectro eletromagnéticoé definido como sendo o intervalo que contém todas as radiações eletromagnéticas que vai desde as ondas de rádio até os raios gama. O conhecimento sobre as ondas eletromagnéticas tem evoluído desde a época de Maxwell. Atualmente, sabemos que as mesmas são formadas pela combinação dos campos elétrico e magnético, os quais se propagam perpendicularmente um em relação ao outro.
As ondas eletromagnéticas, geralmente, se diferem uma das outras quanto ao valor da freqüência de propagação e quanto à forma que são produzidas. Essas ondas são classificadas de acordo com o valor da sua freqüência, como por exemplo: os raios ultravioleta, emitidos por átomos excitados, possuem freqüências superiores às da região visível do ser humano. Esses raios são denominados radiação ultravioleta.
Existem uns que preferem responder esse pergunta implorando para aquele velho ditado que é porque Deus e homem..
Porém, sabemos que a luz é formada pela união de várias cores. Ao entrar em contato com a atmosfera, ela espalha-se devido às particulas existentes no ar.
Porém as ondas de cada cor espalham-se de forma diferente, dependendo do seu comprimento. Quanto mais curtas, mais dispersas elas se tornam. O comprimento da onda azul faz com que ela se espalhe o suficiente para dar ao céu a tonalidade que vemos.
Já no final da tarde, o sol ilumina obliquamente, obrigando os raios a fazer um caminho mais longo para chegar à Terra. Tal fato dispersa quase totalmente a luz azul e torna visível a vermelha, que possui um comprimento maior, dando-nos o espetáculo do pôr-do-sol.
Alguma vez você abriu o capô do seu carro e ficou imaginando o que acontece lá dentro? Para quem não entende do assunto o motor de um carro pode parecer uma salada de metal, tubos e fios. Pode ser só curiosidade, ou você talvez queira comprar um carro novo e tenha ouvido algo como "3.0 V6", "duplo comando no cabeçote" ou "injeção multiponto". Que coisas são essas?
O propósito do motor de um carro a gasolina (ou álcool, ou gás) é transformar em movimento o combustível - isso vai fazer o carro andar. O modo mais fácil de criar movimento a partir da gasolina é queimá-la dentro de um motor. Portanto, o motor de carro é um motor de combustão interna - combustão que ocorre internamente. Duas observações:
também existem motores de combustão externa. O moto a vapor de trens antigos e navios a vapor é o melhor exemplo de motor de combustão externa. O combustível (carvão, madeira, óleo ou outro) é queimado fora do motor para produzir vapor, e este gera movimento dentro do motor. A combustão interna é muito mais eficiente (gasta menos combustível por quilômetro) do que a combustão externa, e o motor de combustão interna é bem menor que um motor equivalente de combustão externa. Isso explica por que não vemos carros da Ford e da GM usando motores a vapor.
Essas vantagens superam qualquer outra tecnologia existente para fazer um carro rodar. Para compreender o funcionamento básico de um motor de combustão interna a pistão é útil ter uma imagem de como funciona a "combustão interna". Um bom exemplo é um antigo canhão de guerra.Você provavelmente já viu em algum filme soldados carregarem um canhão com pólvora, colocarem uma bala e depois o acenderem. Isso é combustão interna - mas o que isso tem a ver com motores?
Um exemplo melhor: digamos que você pegue um pedaço comprido de tubo de esgoto, desses de PVC, talvez com 7,5 cm de diâmetro e uns 90 cm de comprimento e feche uma das extremidades. Então, digamos que você espirre um pouco de WD-40 dentro do tubo, ou jogue uma gotinha de gasolina e em seguida empurre uma batata para dentro do cano. Assim:
Esse dispositivo é conhecido como canhão de batata. Com uma centelha é possível inflamar o combustível.
O interessante aqui, e a razão para falarmos de um dispositivo como esse, é que um canhão de batata pode arremessar uma batata a cerca de 150 metros de distância! Um pingo de gasolina armazena um bocado de energia.
Combustão interna O canhão de batata usa o princípio básico de qualquer motor de combustão interna convencional (motor a pistão). Pôr uma pequena quantidade de combustível de alta energia (como a gasolina) em um reduzido espaço fechado e gerar uma centelha libera uma quantidade inacreditável de energia, na forma de gás em expansão. Essa energia pode ser usada para fazer uma batata voar 150 metros. Nesse caso, a energia é transformada em movimento da batata. Isso também pode ser usado para fins mais interessantes. Por exemplo, ao se criar um ciclo que permita provocar centenas de explosões por minuto e torne possível empregar essa energia de forma útil estará feita a base de um motor de carro!
Quase todos os carros atualmente usam o que é chamado de ciclo de combustão de 4 tempos para converter a gasolina em movimento. Ele também é conhecido como ciclo Otto, em homenagem a Nikolaus Otto, que o inventou em 1867. Os 4 tempos estão ilustrados na figura abaixo . Eles são:
Admissão
Compressão
Combustão
Escapamento
Tipos de motores :
Ciclo motor de Otto
O motor baseado no ciclo ideal Otto caracteriza-se por ter sua ignição por faísca. Este tipo é o mais comumente utilizados em automóveis de passeio e motocicletas. Existem processos alternativos em motores experimentais para iniciar a queima como microondas ou uma injeção piloto.
Ciclo motor de Diesel
Os motores Diesel caracterizam-se pela ignição por compressão. O fluido de trabalho (normalmente ar) é comprimido sem ser misturado ao combustível e quando o combustível é injetado no fluido comprimido e quente esse se inflama. As máquinas que impulsionam veículos pesados como caminhões, trens e navios, usualmente são baseadas no ciclo ideal de Diesel, o que não se refere ao combustível utilizado e sim ao ciclo termodinâmico em que operam.
Ciclo Brayton
O ciclo Brayton é utilizado como modelo ideal para turbinas a gás. Este caso se diferencia dos anteriores pelo fato de operar em regime permanente. Isto é conseqüencia do fato de os processos de compressão, transferência de calor, expansão e exaustão ocorrem ao mesmo tempo, mas, em locais diferentes. Assim, este tipo de motor distingue-se dos motores alternativos, onde os processos ocorrem em uma única câmara, mas, em tempos diferentes.
Motor Wankel
O motor Wankel é uma variação de motor de combustão interna que combina características de turbinas a gás às de motores a pistão. Apesar de operar com velas de ignição ao invés de combustão contínua como uma turbina, não há peças alternativas. O ciclo termodinâmico neste caso.
Motores do tipo Wankel oferecem, em relação aos motores a pistão, as vantagens de produzir menos vibrações, já que são puramente rotativos. Possuem maior densidade de potência, ou seja, mais potência do que um motor a pistão de mesma cilindrada e demandam menos peças em sua construção. Como desvantagem, eles aquecem mais, geram mais gases poluentes, têm manutenção dos elementos de vedação e são de manufatura mais complexa do que um motor a pistão.
Quasiturbine
Em 1996, foi patenteado o motor Quasiturbine, uma variação do motor Wankel. Recebeu este nome pelo fato de seu funcionamento contínuo ser quase igual ao de uma turbina.
Turbina a gás
As turbinas a gás são máquinas puramente rotativas, existem em diversas formas construtivas, sempre contendo três sistemas básicos: compressor, câmara de combustão e turbina propriamente dita. As características de cada projeto são funções do meio de transmissão de potência (por eixo ou jato de gases), dos combustíveis utilizados, do porte, das temperaturas de trabalho entre outras variáveis.
Em relação às demais máquinas as turbinas tem característica de ter a maior densidade de potência, ou seja capacidade por peso. Devido a isso, são frequentemente empregadas em aeronaves.
Motor dois tempos
Num motor a dois tempos, um ciclo termodinâmico se completa a cada volta do eixo, compreendendo as etapas de admissão, compressão, transferência de calor e exaustão. Esta característica permite que o próprio pistão atue também como válvula, abrindo e fechando as janelas (aberturas) na parede da câmara de combustão. Esta opção simplifica a máquina, também dispensando comando de válvula e é muito utilizada em motores de pequeno porte.
Mas, para motores de grande porte, isto não é uma alternativa adequada por reduzir o curso para compressão e permitir a comunicação direta entre a admissão de combustível e os dutos de exaustão. Os maiores motores de propulsão naval, a Diesel, operam em dois tempos, mas, com o emprego de apenas uma janela e uma válvula no cabeçote.
Motor quatro tempos
Já nos motores de quatro tempos, os gases completam um ciclo termodinâmico a cada duas voltas do eixo. Neste caso, para um pistão, ocorre admissão e compressão numa volta e transferência de calor na consecutiva.
Esta alternância requer necessariamente o emprego de um (ou mais) comando de válvulas, engrenado à árvore de manivelas de tal forma que tenha metade da velocidade de rotação da mesma, permitindo que o ciclo de abertura de válvulas dure os quatro tempos.
