segunda-feira, 23 de março de 2009

Experimentos e cálculos de Constante de Elasticidade(k)


Utensílios e dados para o experimento:

1- Mola com 2cm (0,02m) de comprimento;
2- 2 Canetas de massa igual a 10g (0,01kg) cada;
3- 1 Pen Drive de massa igual a 10g (0,01kg);

Objetivo:

Descobrir a constante elástica da mola.

Resolução:

m = massa do primeiro experimento;
m’= massa do segundo experimento ;
F = força ;
a = aceleração ;
k = constante elástica ;
x = deformação da mola;



F = k . x

F = m .a Portanto: m . a = k . x

Dados experimento 1:

m = 0,02 kg (foi usado as duas canetas juntas)
x = 0,08 m (medido no momento do experimento)

Cálculos: m . a = k . x

0,02 . 10 = k . 0,08

K = 0,2 /0,08

K = 2,5 N/M→ (Newton por Metro – unidade de medida para K)


Dados experimento 2:

m’ = 0,01kg (foi usando o pen drive)
x = 0,04m (medido no momento do experimento)

Cálculos: m’. a = k . x

0,01. 10 = k . 0,04

K = 0,1/0,04

K = 2,5 N/M→ (Newton por Metro – unidade de medida para K)
Gráfico dos experimentos acima:
video

1-Mola para experimentos 1 e 2
2-Mola para experimento 3
3-Canetas para experimento 1
4-Pen Drive para experimento 2

1-Medindo a Mola para experimentos 1 e 2
2-Medindo a Mola para experimento 3
3-Fazendo os cálculos
4-Cálculos

1-Medindo a deformação (x) da mola no experimento 1
2-Medindo a deformação (x) da mola no experimento 2

Momentos

Medindo a deformação (x) da mola no experimento 3

Teste de quanto peso a mola aguentava (o balde estava com água dentro)

sexta-feira, 13 de março de 2009

Um pouco da vida de Robert Hooke

Cientista inglês, essencialmente mecânico e meteorologista nascido em Freshwater, na Isle of Wight, que formulou a teoria do movimento planetário e a primeira teoria sobre as propriedades elásticas da matéria. Filho de um humilde pastor protestante, iniciou-se como corista da Igreja de Cristo de Oxford e foi estudar em Oxford University (1653), onde começou como assistente de laboratório de Robert Boyle (1655), e posteriormente seu colaborador nos estudos sobre gases, mostrando-se ser um exímio experimentador e ter forte inclinação para a mecânica.

Pioneiro nas hipóteses de que as tensões tangenciais são proporcionais às velocidades de deformação angular e de que as componentes normais são funções lineares das velocidades de deformação, seu primeiro invento foi o relógio portátil de corda (1657) e enunciou a lei da elasticidade ou Lei de Hooke (1660), segundo a qual as deformações sofridas pelos corpos são, em princípio, diretamente proporcionais às forças que se aplicam sobre eles.

Sua habilidade com experimentos valeu-lhe a eleição como membro e nomeação como curador de experiências da Royal Society (1662). Foi, também, professor de geometria do Greshan College. Descreveu a estrutura celular da cortiça (1665) e publicou Micrographia, sobre suas descobertas em ótica e iniciando suas análises dos efeitos do prisma, esferas e lâminas, com a utilização do microscópio. Com o microscópio também deu importante contribuição ao estudo da estrutura das células, devendo-se a ele a origem deste termo. Data deste mesmo ano outra sua invenção: o barômetro. Pesquisador em elasticidade dos fluidos e estudioso de gravitação universal, adaptou projetos de moinhos de vento para esquematizar medidores de correntes de ar e de água.

Suas notas e sua teoria sobre as rotações planetárias foram muito importantes para as pesquisas astronômicas posteriores. Utilizando um telescópio refletor, chegou a descobrir estrelas e a deduzir a rotação do planeta Júpiter em torno de seu eixo. Enunciou uma lei sobre a força da gravidade que, aperfeiçoada poucos anos depois por Isaac Newton, tornou-se um dos conceitos elementares da física. Também desenvolveu outros estudos sobre termodinâmica e óptica e entre suas criações ainda são citadas tipos de higrômetros e um anemômetro, uma junta universal e um aperfeiçoamento efetivo da bomba de vácuo. Foi o sucessor de Oldenburg como secretário da Royal Society (1677-1682) e faleceu em Londres, Inglaterra.

(http://www.brasilescola.com/biografia/robert-hooke.htm)


Contexto histórico no período em que viveu Robert Hooke:

Contra-Reforma:

Consistiu em um conjunto de medidas tomadas pela Igreja Católica com o surgimento das religiões protestantes. Longe de promover mudanças estruturais nas doutrinas e práticas do catolicismo, a Contra-Reforma estabeleceu um conjunto de medidas que atuou em duas vias:
atuando contra outras denominações religiosas e promovendo meios de expansão da fé católica.


Uma das principais medidas tomadas foi a criação da Companhia de Jesus. Designados como um braço da Igreja, os jesuítas deveriam expandir o catolicismo ao redor do mundo. Assim, conseguiu converter um grande número de pessoas nos territórios coloniais europeus.

A Inquisição, instaurada pelo Tribunal do Santo Oficio, outra instituição eclesiástica criada na Contra-Reforma, teve como principal função combater o desvio dos fiéis católicos e a expansão de outras denominações religiosas. Além de perseguir protestantes, a Santa Inquisição também combateu judeus e islâmicos, que eram considerados pecadores e infiéis. Entre outras formas, a Inquisição atuava com a abertura de processos de investigação que acatavam denúncias contra hereges e praticantes de bruxaria. Caso fossem comprovadas as denúncias, o acusado era punido com sanções que iam desde o voto de silêncio até a morte na fogueira.

(http://www.brasilescola.com/historiag/contra-reforma.htm)


Revolução Puritana:

Pretendendo implantar tais orientações políticas, Jaime I defendia que a dominação britânica sob a Irlanda deveria ser feita sob moldes feudais. Além disso, buscou exercer o monopólio sob a produção têxtil inglesa. Com isso, visava enriquecer os cofres reais e configurar uma forte influência política independente da aprovação do Parlamento inglês. No campo religioso, enfatizou as diretrizes católicas do anglicanismo e privilegiou os súditos católicos.

Morrendo em 1625, Jaime I deixou o trono para seu filho Carlos I. Durante seu reinado, foi obrigado a convocar o Parlamento para a aprovação de gastos com conflitos e guerras. Hostilizado pela instituição, foi pressionado a assinar a Petição de Direitos. Nesse documento, o rei se comprometia a prestar contas ao Parlamento e colocar as questões financeiras e militares sob o domínio da instituição. Indiferente a tais exigências, o rei preferiu dissolver o Parlamento britânico. Anos mais tarde, Carlos I resolveu restabelecer um antigo tributo: o Ship Money. Esse imposto, que antes era cobrado em algumas zonas portuárias, deveria ser cobrado em todo o território inglês. Tal lei desfavorecia a burguesia, que seria obrigada a limitar seus lucros frente ao tributo real. Forçado por uma guerra a convocar o Parlamento em 1640, o rei mais uma vez levou à tona o conflito existente entre a sua autoridade e o interesse parlamentar.

Nesse momento, o Parlamento radicalizou sua postura exigindo total controle sobre as questões religiosas e tributárias. Além disso, reivindicou a constante convocação das autoridades parlamentares. Em resposta, Carlos I ameaçou mais uma vez extinguir as autoridades parlamentares. Inconformada com a imposição monárquica, os líderes do Parlamento convocaram a formação de uma milícia armada que garantisse a existência do parlamento britânico. Era o início da Revolução Puritana.

Protegendo-se da reação popular, Carlos I dirigiu-se à cidade de Oxford com intuito de organizar um exército capaz de combater as tropas do parlamento. Dessa forma, estabeleceu-se uma guerra civil onde as tropas reais enfrentavam as frentes populares armadas pelo parlamento. Esses populares, de maioria puritana (calvinistas), formaram um grande exército que via na luta um meio de superar suas dificuldades econômicas. Nomeados como integrantes do Exército de Novo Tipo, esses populares começaram a se inserir no processo revolucionário inglês. Liderados por Oliver Cromwell, os combatentes revolucionários dividiram-se em duas facções políticas: os diggers e os levellers. Os primeiros defendiam uma reforma agrária espontânea que garantisse o acesso dos camponeses à terra. Já o levellers buscavam a total igualdade jurídica entre os cidadãos e a liberdade de culto religioso.

Dessa maneira, as camadas populares inglesas se fizeram presentes no debate político da época.As vitórias dos exércitos de Cromwell nas batalhas de Marston Moor e Naseby figuraram um importante passo para a conquistas dos ideais democráticos defendidos pelos diggers e levellers. No momento em que os mais moderados arquitetavam a desmobilização do exército de Novo Tipo, as tropas foram convocadas a lutarem mais uma vez contra as tropas da realeza. Nesse confronto, o rei Carlos I foi capturado e decapitado, em janeiro de 1649. Exercendo grande hegemonia política, os exércitos decretaram o fim da monarquia inglesa e a proclamação de um governo republicano. Nesse novo governo, os moderados foram excluídos do parlamento e Oliver Cromwell foi aclamado como presidente do novo Conselho de Estado ou Commonwealth. Acumulando poderes políticos em mãos, Cromwell não atendeu às exigências do exército que o colocou no poder. Dessa maneira, implementou uma ditadura que excluiu os populares das instituições políticas.

(http://www.brasilescola.com/historiag/revolucao-puritana.htm)


Revolução Gloriosa:

Após a deposição de Richard Cromwell, uma nova organização foi dada ao poder político britânico. Com o apoio de partidários da realeza e setores descontentes com a ditadura de Cromwell, um novo parlamento aprovou a chegada do rei Carlos II ao trono inglês. Tal período da Revolução Inglesa acabou conhecido como a fase da Restauração Monárquica. Essa volta do antigo regime político, apoiado pela aristocracia e pela alta burguesia, visava à contenção de novos tumultos sociais que radicalizassem o processo revolucionário britânico.

Inicialmente, o governo de Carlos II vislumbrou a expansão das atividades comerciais e industriais inglesas. No entanto, as velhas rixas entre o rei e o Parlamente continuavam a aparecer no cenário político inglês. Tendo seus poderes limitados pela ação parlamentar, o rei Carlos II mantinha relações políticas com o rei francês Luis XIV, um dos mais poderosos reis absolutistas da Europa. Olhado com desconfiança pelo parlamento inglês, o rei Carlos II ainda decretou novos planos de ação econômica que ampliavam a burguesia britânica.

Em 1673, o parlamento instituiu a Lei do Teste, que negava qualquer católico de assumir algum cargo no serviço público. Em 1685, o rei Carlos II faleceu e seu irmão, Jaime II, chegou ao trono. Sendo fiel ao catolicismo, Jaime II tentou ampliar seus poderes e beneficiar a população católica da Inglaterra. No início de seu governo, ele tentou isentar os católicos das cobranças de impostos e colocar alguns de seus próximos em importantes cargos políticos. Dando aparência autoritária ao seu governo, Jaime II sofreu violenta oposição do parlamento.

Maria Stuart, filha de Jaime II, foi convocada a comparecer ao Parlamento. Nessa reunião, os parlamentares tramaram a ascensão de Guilherme de Orange, governador das Províncias Unidas (Holanda) e marido de Maria Stuart, para assumir o trono inglês. Acuado com o golpe do parlamento, o rei Jaime II buscou refúgio na França. Sem contar com nenhum tipo de violência, a nova mudança política ficou conhecida como Revolução Gloriosa. Inaugurando um novo episódio na história política britânica, o Parlamento abriu espaço para a introdução de uma ordem liberal burguesa.

Dotado de caráter liberal, o novo rei inglês chegou ao trono aceitando previamente reconhecer a Toleration Act (Ato de Tolerância) e a Bill of Rights (Declaração de Direitos). Ambos os documentos foram redigidos pelo parlamento inglês e foram de importância fundamental para o desenvolvimento do capitalismo na Inglaterra. O primeiro estabelecia liberdade religiosa a todos os cidadãos cristãos, exceto os católicos. Já a Bill of Rights consistia em um conjunto de leis que previa uma série de mudanças de característica liberal. A partir de então, todos os cidadãos acusados de alguma infração teriam direito a um julgamento com a presença de um júri.

Além disso, este documento previa o repúdio a punições violentas ou multas com valores abusivos. A principal mudança imposta pela Bill of Rights tratava da relação entre o rei e o Parlamento. As eleições parlamentares deveriam acontecer regularmente. Além disso, nenhuma lei parlamentar poderia ser vetada pela autoridade real e, após a morte do rei, o Parlamento poderia indicar o sucessor do trono inglês. Os gastos da família real deveriam ser controlados pelo Parlamento e nenhum exército poderia ser mantido em tempos de paz.Os altos funcionários do governo também deveriam ser fiscalizados pelos parlamentares. O Tesouro britânico era controlado pelo Parlamento e nenhum gasto deveria ser feito sem sua aprovação. Em 1694, o governo criou o Banco da Inglaterra, que consolidou o financiamento das atividades comerciais e industriais britânicas. Essas novas medidas encerravam o processo revolucionário inglês e firmavam o pioneirismo industrial britânico.

(http://www.brasilescola.com/historiag/revolucao-gloriosa.htm)


Parceria com Boyle

Em 1644, Boyle mudou-se para Oxford, onde passou a freqüentar reuniões de um grupo de jovens interessados em desenvolver a chamada Filosofia Experimental (ciências físicas e químicas). Reunindo gente importante como John Wilkins (teólogo e filósofo), John Wailis (teólogo e geômetra), Samuel Foster (astrônomo), Jonathan Goddard (professor de Medicina), eles começaram a encontrar-se sistematicamente, a princípio na Buil Head Tavem (Taverna da Cabeça de Touro) e depois no Gresham College. Para defender seus propósitos, o grupo fundou inicialmente o Philosophical College e depois a Philosophical Society, da qual muitos membros, inclusive Boyle, acabaram por fundar a Royal Society of London - a Sociedade Real de Londres, para o desenvolvimento das ciências naturais.

Durante sua permanência em Oxford, Robert Boyle foi imensamente produtivo. Por seu laboratório passaram diversos assistentes que depois se notabilizariam no mundo da ciência, como Robert Hooke e Denis Papin. Em 1660 publicou sua primeira obra científica Novas Experiências Físico-Mecânicas, Concernentes à Elasticidade do Ar e Seus Efeitos -, onde relata uma série de estudos e observações a partir dos trabalhos de Galileu, Pascal e Torricelli sobre o peso do ar (pressão atmosférica) e o vácuo. Para essas experiências, serviu-se da bomba pneumática idealizada pelo alemão Otto von Guericke, adaptada por Robert Hooke para uso em laboratório.

(http://br.geocities.com/saladefisica9/biografias/boyle.htm)

sábado, 7 de março de 2009

Duelo de Titãs - Robert Hooke vs. Isaac Newton

Entre 1674 e 1676, Robert Hooke publicou obras onde reconsiderava as teses do astrônomo Hevellius, observava as paralaxes das estrelas e a construção de um telescópio móvel. No ano de 1678, publicou “Leituras de Potentia Restitutiva” e estabeleceu uma lei física onde provou que a força de tensão é proporcional à força de deslocamento. Esta lei ficou conhecida como a Lei de Hooke. Anos mais tarde, o sucesso de sua carreira acadêmica lhe rendeu o cargo de Secretário da Royal Society.

Nesse período, Hooke começou a empreender uma intensa e conflituosa troca de correspondências com Isaac Newton. Em meio a várias brigas, Robert Hooke questionou Newton sobre seus mais recentes estudos: a teoria gravitacional e a atração gravitacional entre os corpos celestes. Sem obter respostas de Isaac Newton, Hooke indicou caminhos fundamentais para que o “pai da Física Moderna” desenvolvesse estudos sobre a compreensão do sistema solar.

Quando Isaac Newton publicou em “Principia”, Hooke viu que o colega de profissão não havia feito nenhuma citação sobre as suas contribuições. Indignado com a injustiça cometida por Newton, o ofendido cientista realizou diversas reclamações silenciosamente ignoradas pelo afamado físico.


(http://www.mundoeducacao.com.br/biologia/robert-hooke.htm)
Hooke não era somente um magnífico físico

Hooke fabricou um microscópio óptico composto o bastante, mais aperfeiçoado relativamente ao de Jansen e examinou um pedaço de cortiça. Nela observou numerosas cavidades microscópicas, às quais chamou “poros” ou “células” e que lembram a disposição de um favo de mel.






“...pude perceber claramente que toda a cortiça era perfurada e porosa, assemelhando-se a um favo de mel... esses poros ou células não eram muito profundos e eram semelhantes a um grande número de pequenas caixas... Esta observação microscópica da textura da cortiça – que eu creio ter sido a primeira porque não há nada escrito por outra pessoa que o tenha mencionado – dão uma razão inteligível dos fenómenos que se dão na cortiça, por exemplo, a sua extrema ligeireza.”

Como é observável, as observações e descrições são influenciadas pela época em questão.
Na descrição feita por Hooke, este utiliza, pela primeira vez, o termo “célula” – pequena cela – para designar as pequenas cavidades que observa na cortiça. Porém, Hooke viu apenas as paredes esqueléticas sem antever a sua natureza real e a sua individualidade. Não supôs que o fundamental fosse o conteúdo da célula e não o material que limita a cavidade.

Os seus trabalhos encorajaram no entanto, outros cientistas a utilizar o microscópio na observação de material biológico.

(http://www.prof2000.pt/users/biologia/historia.htm)

A Astronomia também foi alvo da dedicação de Hooke, quando o mesmo estudou os efeitos da refração da luz de outros corpos terrestres na Terra e elaborou uma teoria sobre a origem das crateras na Lua. Em 1666, um grande incêndio que assolou a cidade de Londres deu oportunidade para que Hooke demonstrasse suas habilidades como arquiteto. Ao lado de Christopher Wren, supervisionou a reconstrução da cidade com um novo traçado que, anos depois, inspirou a construção de Washington e Nova York.

(http://www.mundoeducacao.com.br/biologia/robert-hooke.htm)