Wolfgang Bauer Gary D Westfall Helio Dias (38)
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Medium 9788580551259

Apêndice A

Wolfgang Bauer, Gary D. Westfall, Helio Dias Grupo A PDF Criptografado

Apêndice

Resumo Matemático

1. Álgebra

1.1 Elementos

1.2 Expoentes

1.3 Logaritmos

1.4 Equações lineares

2. Geometria

2.1 Formas geométricas bidimensionais

2.2 Formas geométricas tridimensionais

3. Trigonometria

3.1 Triângulos retângulos

3.2 Triângulos gerais

4. Cálculo

4.1 Derivadas

4.2 Integrais

5. Números complexos

Exemplo A.1 Conjuntos de Madelbrot

A-1

A-1

A-2

A-2

A-3

A-3

A-3

A-3

A-3

A-3

A-5

A-6

A-6

A-6

A-7

A-8

Notação:

As letras a, b, c, x e y representam números reais.

As letras i, j, m e n representam números inteiros.

As letras gregas ␣, ␤ e ␥ representam ângulos, expressos em radianos.

1. Álgebra

1.1 Elementos

Fatoração:

Equação quadrática:

Toda equação da forma

Para valores dados de a, b e c, existem duas soluções:

e

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Medium 9788580551259

Apêndice B

Wolfgang Bauer, Gary D. Westfall, Helio Dias Grupo A PDF Criptografado

Apêndice

B

Massas de Isótopos, Energias de

Ligação e Meias-vidas

Somente aqueles isótopos com meias-vidas maiores do que 1 h foram listados.

Z

1

1

1

2

2

3

3

4

4

4

5

5

6

6

6

7

7

8

8

8

9

9

10

10

10

11

11

11

12

12

12

12

13

13

14

14

N Símbolo

0

1

2

1

2

3

4

3

5

6

5

6

6

7

8

7

8

8

9

10

9

10

10

11

12

11

12

13

12

13

14

16

13

14

14

15

H

H

H

He

He

Li

Li

Be

Be

Be

B

B

C

C

C

N

N

O

O

O

F

F

Ne

Ne

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Medium 9788580551259

Apêndice C

Wolfgang Bauer, Gary D. Westfall, Helio Dias Grupo A PDF Criptografado

Apêndice

C

Propriedades dos Elementos

Z

Número de carga (número de prótons no núcleo = número de elétrons)

Massa específica à temperatura ambiente (20°C = 293,15 K) e pressão normal (1 atmosfera)

m

Peso atômico padrão (massa média ponderada de um átomo, ponderada de acordo com a abundância de cada isótopo)

Tfusão

Temperatura do ponto de fusão (ponto de transição entre a fase sólida e a fase líquida)

Tebulição

Temperatura de ebulição (ponto de transição entre a fase líquida e a fase gasosa)

Lf

Calor latente de fusão ou derretimento

Lv

Calor latente de vaporização

E1

Energia de ionização (energia necessária para remover o elétron menos ligado de um átomo)

Z

Símbolo Nome

Configuração eletrônica

␳(g/cm3)

m(g/mol)

Tfusão (K)

Tebulição

(K)

Lf

Lv

(kJ/mol) (kJ/mol) E1(eV)

1

2

3

4

5

6

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Medium 9788580551594

As fronteiras da física moderna

Wolfgang Bauer, Gary D. Westfall, Helio Dias Grupo A PDF Criptografado

As Fronteiras da Física Moderna

Este livro tentará dar a você uma ideia de alguns dos progressos impressionantes feitos pela física recentemente.

Os exemplos das áreas de pesquisa avançada estarão acessíveis com o conhecimento disponível em nível introdutório. Em muitas universidades de ponta, jovens secundaristas já estão envolvidos em pesquisas inovadoras em física. Com frequência, essa participação requer nada além das ferramentas apresentadas neste livro, alguns dias ou semanas de leituras adicionais, e a curiosidade e o desejo de aprender fatos e habilidades novas.

As próximas páginas introduzirão algumas das incríveis fronteiras da pesquisa contemporânea e descreverão alguns resultados obtidos durante os últimos anos. Essa introdução é feita em nível qualitativo, evitando toda a matemática e outros detalhes técnicos.

A física quântica

No ano de 2005 foi comemorado o 100° aniversário dos notáveis artigos de Albert Einstein sobre o movimento browniano (que provou a realidade da existência dos átomos), a teoria da relatividade e o efeito fotoelétrico. Este último artigo introduziu uma das ideias que constituem a base da mecânica quântica, a física da matéria em escalas atômicas e moleculares. A mecânica quântica é um produto do século XX que levou, por exemplo, à invenção do laser, agora rotineiramente empregado em CDs, DVDs e aparelhos de Blu-ray, em leitoras de códigos de barra e mesmo em cirurgias de olhos, entre muitas outras aplicações. A mecânica quântica também forneceu uma compreensão mais fundamental da química; físicos estão usando pulsos curtos de laser com durações menores que 10-13 s para compreender como se desenvolvem as ligações químicas. A revolução quântica inclui também descobertas exóticas como a da antimatéria, e não existe um fim à vista deste processo. Na última década, grupos de átomos denominados condensados de Bose-Einstein foram formados em armadilhas eletromagnéticas, e esse trabalho abriu as portas para um mundo inteiramente novo da física atômica e quântica.

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Medium 9788580550948

As Fronteiras da Física Moderna

Wolfgang Bauer, Gary D. Westfall, Helio Dias Grupo A PDF Criptografado

As Fronteiras da Física Moderna

Este livro tentará dar a você uma ideia de alguns dos progressos impressionantes feitos pela física recentemente.

Os exemplos das áreas de pesquisa avançada estarão acessíveis com o conhecimento disponível em nível introdutório. Em muitas universidades de ponta, jovens secundaristas já estão envolvidos em pesquisas inovadoras em física. Com frequência, essa participação requer nada além das ferramentas apresentadas neste livro, alguns dias ou semanas de leituras adicionais, e a curiosidade e o desejo de aprender fatos e habilidades novas.

As próximas páginas introduzirão algumas das incríveis fronteiras da pesquisa contemporânea e descreverão alguns resultados obtidos durante os últimos anos. Essa introdução é feita em nível qualitativo, evitando toda a matemática e outros detalhes técnicos.

A física quântica

No ano de 2005 foi comemorado o 100º aniversário dos notáveis artigos de Albert Einstein sobre o movimento browniano (que provou a realidade da existência dos átomos), a teoria da relatividade e o efeito fotoelétrico. Este último artigo introduziu uma das ideias que constituem a base da mecânica quântica, a física da matéria em escalas atômicas e moleculares. A mecânica quântica é um produto do século XX que levou, por exemplo, à invenção do laser, agora rotineiramente empregado em CDs, DVDs e aparelhos de Blu-ray, em leitoras de códigos de barra e mesmo em cirurgias de olhos, entre muitas outras aplicações. A mecânica quântica também forneceu uma compreensão mais fundamental da química; físicos estão usando pulsos curtos de laser com durações menores que 10-13 s para compreender como se desenvolvem as ligações químicas. A revolução quântica inclui também descobertas exóticas como a da antimatéria, e não existe um fim à vista deste processo. Na última década, grupos de átomos denominados condensados de Bose-Einstein foram formados em armadilhas eletromagnéticas, e esse trabalho abriu as portas para um mundo inteiramente novo da física atômica e quântica.

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William F Ruddiman (21)
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Medium 9788582603550

Capítulo 10 - Fontes Naturais versus Antropogênicas de CH4: Um Exame Mais Minucioso

William F. Ruddiman Grupo A PDF Criptografado

Fontes Naturais versus Antropogênicas de CH4: Um Exame

Mais Minucioso

10

O

Capítulo 9 mostrou que os níveis crescentes de metano nos últimos 5000 anos diferiam das tendências das setes interglaciais anteriores, quando as concentrações caíram. Embora a disseminação das atividades agropecuárias produtoras de metano coincidam com essa tendência do metano na contramão, parecendo ser uma explicação promissora para ela, o debate sobre essa questão ainda não está liquidado.

Este capítulo examinará mais de perto todas as possíveis fontes de metano

(Tabelas 10-1 e 10-2).

Fontes naturais de metano

Lembre-se, do Capítulo 2, de que as terras úmidas naturais são a principal fonte de emissões de metano e de alterações de longo prazo nas concentrações atmosféricas de CH4 (Figura 10-1). As evidências indicam que duas grandes regiões de terras úmidas naturais não podem ter sido responsáveis pelo aumento do CH4 nos últimos 5000 anos.

TABELA 10-1 Mudanças nas fontes naturais de CH4 nos

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Medium 9788582603550

Capítulo 11 - Fontes Naturais versus Antropogênicas de CO2: Um Exame Mais Minucioso

William F. Ruddiman Grupo A PDF Criptografado

Fontes Naturais versus Antropogênicas de CO2: Um Exame

Mais Minucioso

11

O

debate científico sobre se a tendência do CO2 nos últimos 7000 anos é natural ou antropogênica continua. Aqueles em favor de explicações naturais precisam dar conta do aumento de 22 ppm no

CO2 de 7000 anos atrás em diante, ao passo que a explicação antropogênica precisa explicar uma anomalia total de cerca de 40 ppm, que é a diferença entre o aumento observado do CO2 e as reduções típicas dos interglaciais anteriores.

Fontes naturais propostas para o aumento de 22 ppm do CO2

As duas explicações naturais que mais ganharam atenção concentram-se nas alterações da química carbônica dos oceanos (Tabela 11-1). A maior parte do carbono do oceano ocorre em formas dissolvidas, como dióxido de car–2

– bono (CO2), íons carbonato (CO3 ) ou íons bicarbonato (HCO3 ). Ao longo de períodos de milhares de anos, os oceanos mantêm um equilíbrio aproximado entre dióxido de carbono (que é ácido) e íons carbonato (que são alcalinos) dissolvidos. Quando fatores externos perturbam esse equilíbrio de longo prazo, ao alterar a quantidade de dióxido de carbono ou de íons carbonato, o oceano gradualmente age para restaurar o equilíbrio. Os oceanos e a atmosfera participam dessas mudanças, pois trocam grandes quantidades de carbono todo ano (veja Capítulo 3).

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Medium 9788582603550

Capítulo 12 - Refutação

William F. Ruddiman Grupo A PDF Criptografado

Refutação

C

12

omo Stephen Schneider assinalou no título do seu último livro, Science as a Contact Sport (A ciência como um esporte de contato), a ciência do clima não é um processo passivamente contemplado atrás dos muros acadêmicos cobertos de hera, mas uma batalha de ideias travada no mundo real, a céu aberto. Essa abordagem confrontativa torna-se especialmente intensa quando ideias novas distanciam-se substancialmente de uma visão convencional que é amplamente aceita há muito tempo. Quando novas ideias surgem, alguns cientistas acham que elas são interessantes o suficiente para que valha a pena testá-las. Esse escrutínio inevitável é a forma como a ciência funciona: nenhuma ideia nova de importância fica muito tempo sem ser contestada. No longo prazo, esse ceticismo entranhado por parte dos cientistas é uma importante razão para os enormes progressos dos últimos séculos, progressos que produziram a maioria das conveniências e confortos desfrutados atualmente pelos leitores deste livro (como eletricidade, carros e a Internet).

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Medium 9788582603550

Capítulo 13 - Mudanças de Paradigma

William F. Ruddiman Grupo A PDF Criptografado

Mudanças de

Paradigma

E

13

m seu livro de 1962, A estrutura das revoluções científicas, Thomas

Kuhn contornou em grande medida a ideia de Karl Popper de que a ciência progride em estágios incrementais por meio de constantes teste e refutação. Em vez disso, Kuhn propos que a ciência avança em pequenos saltos, em que novas ideias substituem as antigas, separadas por intervalos de tempo mais longos, passados em um modo mais vegetativo ou mesmo lento que ele chama de “ciência normal”.

Nesses intervalos de ciência normal, uma explicação existente para um conjunto específico de fenômenos funciona bem o suficiente por um período suficientemente longo, tornando-se um pressuposto amplamente sustentado chamado de paradigma. Kuhn descreve um paradigma como uma combinação de conhecimentos, pressupostos gerais compartilhados, modelos conceituais, escolas de pensamento e uma “matriz disciplinar”. Na visão de

Kuhn, os livros-texto propagam os paradigmas existentes às sucessivas gerações de estudantes e futuros cientistas ao transmitir uma imagem falsamente ordenada do estado efetivo da ciência. O que por muitas vezes está ausente nos livros-texto é a sensação generalizada de drama do passado, quando as ideias estavam em conflito e os novos paradigmas estavam prestes a surgir.

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Medium 9788582603550

Capítulo 14 - Um Paradigma Emergente para a Era Antropogênica?

William F. Ruddiman Grupo A PDF Criptografado

Um Paradigma

Emergente para a

Era Antropogênica?

P

14

erto da virada do milênio, o ecologista aquático Eugene Stoermer começou a usar um novo termo, Antropoceno, para se referir ao período em que as influências do ser humano sobre o ambiente da Terra e seu clima sobrepujaram as mudanças naturais. Em 2002, o químico atmosférico e ganhador do Prêmio Nobel Paul Crutzen publicou, juntamente a Stoermer, um pequeno artigo que formalizou essa nova visão e propôs que o Antropoceno começou entre o início e a metade do século XIX. Essa proposta rapidamente ganhou a adesão de muitos climatologistas, que viam amplas evidências de que grandes interferências humanas sobre o sistema climático começaram com o aumento inicial das concentrações dos gases de efeito estufa na Era

Industrial, por volta de 1850, crescendo exponencialmente desde então. Sem dúvida, o último século e meio foi marcado por aumentos sem precedentes na pegada humana no planeta (Tabela 14-1).

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White Frank M (14)
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Medium 9788580556070

Apêndice A - Propriedades físicas dos fluidos

White, Frank M. Grupo A PDF Criptografado

Apêndice A

Propriedades físicas dos fluidos

Figura A.1  Viscosidade absoluta de fluidos comuns a 1 atm.

808   Apêndice A   Propriedades físicas dos fluidos

Figura A.2  Viscosidade cinemática de fluidos comuns a 1 atm.

Apêndice A   Propriedades físicas dos fluidos   809

Tabela A.1  Viscosidade e densidade da água a 1 atm

T, C

r, kg/m3

m, N  s/m2

, m2/s

T, F

r, slug/ft3

m, lb  s/ft2

, ft2/s

0

1.000

1,788 E-3

1,788 E-6

32

1,940

3,73 E-5

1,925 E-5

10

1.000

1,307 E-3

1,307 E-6

50

1,940

2,73 E-5

1,407 E-5

20

998

1,003 E-3

1,005 E-6

68

1,937

2,09 E-5

1,082 E-5

30

996

0,799 E-3

0,802 E-6

86

1,932

1,67 E-5

0,864 E-5

40

992

0,657 E-3

0,662 E-6

104

1,925

1,37 E-5

0,713 E-5

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Medium 9788580556070

Apêndice B - Tabelas de escoamento compressível

White, Frank M. Grupo A PDF Criptografado

Apêndice B

Tabelas de escoamento compressível

Tabela B.1  Escoamento isentrópico de um gás perfeito, k 5 1,4

Ma

p/p0

r/r0

T/T0

A/A*

Ma

p/p0

r/r0

T/T0

A/A*

0,00

1,0000

1,0000

1,0000

2,10

0,1094

0,2058

0,5313

1,8369

0,10

0,9930

0,9950

0,9980

5,8218

2,20

0,0935

0,1841

0,5081

2,0050

0,20

0,9725

0,9803

0,9921

2,9635

2,30

0,0800

0,1646

0,4859

2,1931

0,30

0,9395

0,9564

0,9823

2,0351

2,40

0,0684

0,1472

0,4647

2,4031

0,40

0,8956

0,9243

0,9690

1,5901

2,50

0,0585

0,1317

0,4444

2,6367

0,50

0,8430

0,8852

0,9524

1,3398

2,60

0,0501

0,1179

0,4252

2,8960

0,60

0,7840

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Medium 9788580556070

Apêndice C - Fatores de conversão

White, Frank M. Grupo A PDF Criptografado

Apêndice C

Fatores de conversão

Em algumas situações práticas, pode surgir a necessidade de conversões de unidades entre o GB e o SI (ver a Tabela 1.2). Fornecemos aqui algumas outras conversões.

Comprimento

1 pé (ft) 5 12 polegadas (in) 5 0,3048 m

1 milha (mi) 5 5.280 ft 5 1.609,344 m

1 milha náutica (nmi)5 6.076 ft 5 1.852 m

1 jarda (yd)5 3 ft 5 0,9144 m

1 angstrom (Å) 5 1,0 E-10 m

Volume

1 ft3 5 0,028317 m3

1 galão americano (U.S. gal) 5 231 in3 5 0,0037854 m3

1 L 5 0,001 m3 5 0,035315 ft3

1 onça fluida americana 5 2,9574 E-5 m3

1 quarto de galão americano (qt) 5 9,4635 E-4 m3

Massa

1 slug 5 32,174 lbm 5 14,594 kg

1 lbm 5 0,4536 kg

1 tonelada americana 5 2.000 lbm 5 907,185 kg

1 tonelada 5 1.000 kg

Área

2

2

1 ft 5 0,092903 m

1 mi2 5 2,78784 E7 ft2 5 2,59 E6 m2

1 acre 5 43.560 ft2 5 4046,9 m2

1 hectare (ha) 5 10.000 m2

Velocidade

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Medium 9788580556070

Apêndice D - Equações de movimento em coordenadas cilíndricas

White, Frank M. Grupo A PDF Criptografado

Apêndice D

Equações de movimento em coordenadas cilíndricas

As equações de movimento de um fluido newtoniano incompressível com m, k e cp constantes são dadas aqui em coordenadas cilíndricas (r, u, z), que estão relacionadas com as coordenadas cartesianas (x, y, z) como na Figura 4.2: x 5 r cos u  y 5 r sen u  z 5 z (D.1)

Os componentes da velocidade são yr, yu e yz. Aqui estão as equações:

Continuidade:

(D.2)

Operador de derivada convectiva:

(D.3)

Operador laplaciano:

(D.4)

Equação da quantidade de movimento r:

(D.5)

Equação da quantidade de movimento u:

(D.6)

Equação da quantidade de movimento z:

(D.7)

822   Apêndice D   Equações de movimento em coordenadas cilíndricas

Equação da energia:

(D.8)

em que

(D.9)

Componentes de tensão viscosa:

(D.10)

Componentes de velocidade angular:

(D.11)

Apêndice E

Incerteza nos dados experimentais

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Medium 9788580556070

Capítulo 10 - Escoamento em canais abertos

White, Frank M. Grupo A PDF Criptografado

Capítulo 10

Escoamento em canais abertos

Motivação.  Um escoamento em canal aberto representa um escoamento com uma superfície livre em contato com a atmosfera, como ocorre em um rio, um canal ou uma calha. Os escoamentos em dutos fechados (Capítulo 6) são completamente cheios de fluido, podendo ser líquido ou gás, não apresentam uma superfície livre e são conduzidos por um gradiente de pressão ao longo do eixo do duto. Os escoamentos em canais abertos aqui são conduzidos apenas pela gravidade, e o gradiente de pressão na interface com a atmosfera é desprezível. O balanço de forças básico em um canal aberto é entre a gravidade e o atrito.

Os escoamentos em canais abertos constituem uma modalidade da mecânica dos fluidos especialmente importante para os engenheiros civis e ambientais. Eles precisam prever as vazões e profundidades de água que resultam de determinada geometria de canal, seja ela natural ou artificial, e de determinada rugosidade da superfície molhada. Quase sempre o fluido em destaque é a água, e o tamanho do canal usualmente é grande. Portanto, os escoamentos em canais abertos são geralmente turbulentos, tridimensionais, às vezes não permanentes e com frequência muito complexos. Este capítulo apresenta algumas teorias de engenharia simples e correlações experimentais para escoamento permanente em canais retos, com geometria regular. Podemos tomar emprestado e usar alguns conceitos da análise de escoamento em dutos: raio hidráulico, fator de atrito e perdas de carga.

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Walker Jearl (7)
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Medium 9788521616092

CAPÍTULO 1: Desviando das Gotas de Chuva (MOVIMENTO)

WALKER, Jearl Grupo Gen PDF Criptografado

C · A · P · Í · T · U · L · O

1

Desviando das

Gotas de Chuva

1.1 • Correr ou andar na chuva?

Uma pessoa deve correr ou andar ao atravessar a rua debaixo de chuva sem guarda-chuva? Correndo, a pessoa passa menos tempo na chuva, mas provavelmente encontra um número maior de gotas de chuva. A resposta muda se um vento soprar as gotas de chuva na direção da pessoa ou na direção oposta?

Ao dirigir na chuva, que velocidade uma pessoa deve manter para minimizar a quantidade de água que cai no pára-brisa dianteiro e, assim, manter uma visibilidade razoável?

Resposta Se a chuva cai verticalmente ou o vento a empurra na direção da pessoa, esta deve correr o mais depressa que puder. Embora a pessoa colete gotas de chuva, a redução do tempo passado na chuva a deixa menos molhada do que se ela se movimentar mais devagar. Para reduzir o número de gotas coletadas, a pessoa deve minimizar sua seção reta vertical inclinando o corpo para a frente enquanto corre. Para se movimentar depressa com o corpo inclinado, você pode, como um pesquisador sugeriu, andar na chuva de skate, mas isto certamente chamará a atenção; além disso, é mais prático carregar um guarda-chuva do que um skate.

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Medium 9788521616092

CAPÍTULO 2: Correndo no Teto; Nadando em Melado (FLUIDOS)

WALKER, Jearl Grupo Gen PDF Criptografado

C · A · P · Í · T · U · L · O

2

Correndo no

Teto; Nadando em

Melado

2.1 • Carros de corrida no teto

Um carro que faz uma curva não compensada em uma prova automobilística depende apenas do atrito para permanecer na prova. Se a velocidade for excessiva, o atrito é insuficiente e o carro derrapa para fora da pista. Antigamente, os carros tinham que fazer as curvas bem devagar. Os carros de corrida modernos, porém, são projetados para serem literalmente empurrados para baixo, em direção ao piso, para dar às rodas uma boa aderência. Essa pressão para baixo, chamada sustentação negativa, é tão forte que alguns pilotos se vangloriam de que poderiam dirigir o carro de cabeça para baixo, desafiando a gravidade. O que causa a sustentação negativa? Será que um carro de corrida pode realmente ser pilotado de cabeça para baixo, como aconteceu com um carro de passeio no primeiro filme Homens de Preto?

A sustentação negativa é garantida quando um carro é o único a fazer uma curva, em uma tomada de tempo, por exemplo, mas um piloto experiente sabe que a sustentação negativa pode desaparecer durante a corrida. O que a faz desaparecer?

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Medium 9788521616092

CAPÍTULO 3: Debaixo das Cobertas, Ouvindo os Monstros (SOM)

WALKER, Jearl Grupo Gen PDF Criptografado

C · A · P · Í · T · U · L · O

3

Debaixo das

Cobertas, Ouvindo os Monstros

3.1 • O uivo do vento

O que causa o ruído de uma ventania, que pode invocar imagens de lobisomens uivando fora de casa em uma noite escura e tempestuosa?

Resposta Quando o ar passa por um obstáculo, especialmente uma saliência como o beiral de um telhado ou mesmo a quina de um edifício, formam-se vórtices (redemoinhos) que são levados pelo vento. Os vórtices provocam variações da pressão do ar, que se propagam como ondas sonoras, dando a impressão de que o vento está uivando. O som pode chegar diretamente, se você estiver ao ar livre, mas também pode atravessar vidraças, portas, paredes e até seus cobertores para perseguir você.

3.2 • O canto dos cabos telefônicos e das agulhas de pinheiro

Por que o vento faz as linhas de telefone, as linhas de transmissão e as agulhas dos pinheiros cantarem? Esse som, que aumenta e diminui de intensidade de acordo com a variação aleatória do vento, contribui para a sensação de relaxamento que experimentamos quando vamos passear em um bosque de pinheiros em um dia de outono.

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Medium 9788521616092

CAPÍTULO 4: Atacando à Noite, Guiados pelo Calor (PROCESSOS TÉRMICOS)

WALKER, Jearl Grupo Gen PDF Criptografado

C · A · P · Í · T · U · L · O

4

Atacando à Noite,

Guiados pelo Calor

Figura 4-1 / Item 4.1

4.1 • Cascavéis mortas

A cobra cascavel é muito temida por causa do seu veneno.

Quando é encontrada em áreas residenciais, costuma-se matála. Entretanto, o perigo não cessa com a morte da cascavel.

Muitas pessoas já cometeram o erro de se aproximar de uma cascavel morta para removê-la. Mesmo meia hora depois de morta, a cobra ainda pode cravar as presas na mão que se aproxima e injetar seu veneno. Como isso pode acontecer?

Resposta Fossas entre os olhos e as narinas da cascavel funcionam como sensores de radiação térmica. Quando, digamos, um camundongo se aproxima da cabeça de uma cascavel, a radiação térmica do camundongo aciona esses sensores, causando um ato reflexo no qual a cobra ataca o camundongo com as presas e injeta o veneno. Uma cascavel consegue detectar e matar o camundongo mesmo em uma noite sem lua, já que o processo não necessita de luz visível.

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CAPÍTULO 5: Escapando de um Estrondo e de um Clarão (ELETRICIDADE E MAGNETISMO)

WALKER, Jearl Grupo Gen PDF Criptografado

C · A · P · Í · T · U · L · O

5

Escapando de um

Estrondo e de um

Clarão

Figura 5-1 / Item 5.1

5.1 • Raios

O que causa os raios e por que eles produzem sons e luzes?

Como podem ser vistos a grandes distâncias? Os relâmpagos são largos?

O raio é uma descarga elétrica (centelha) muito grande entre as nuvens e a terra. Embora os detalhes da descarga tenham sido calculados e medidos, ainda

Resposta

não se sabe muito bem por que as nuvens ficam carregadas e o que produz a descarga. A explicação mais comum para as cargas é que colisões entre o granizo e cristais de gelo menores transferem elétrons para o granizo, que desce para a parte inferior de uma nuvem. Como os elétrons têm carga negativa, a base da nuvem fica com uma carga negativa; como a parte superior da nuvem perdeu elétrons, fica com uma carga positiva. Uma pequena quantidade de cargas positivas também existe em algum lugar perto da base.

A terra normalmente é rica em elétrons que podem se mover de um lugar para outro; quando existe uma nuvem carregada nas proximidades, os elétrons são repelidos pela carga negativa da base da nuvem. Ao perder elétrons, a terra abaixo da nuvem fica com uma carga positiva. Essa carga e as cargas da nuvem produzem um grande campo elétrico entre a terra e a nuvem. Se o campo excede um valor crítico, ocorre uma descarga, que começa na base da nuvem, quando alguns elétrons saltam de repente em direção à pequena quantidade de cargas positivas que existe nas proximidades.

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Wagner De Jesus Pinto (28)
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11 - Bioenergética

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11

Bioenergética

Introdução

A bioenergética é a instância da bioquímica que aborda a trans­ ferência, a conversão e a utilização da energia em sistemas biológicos. Para tanto, lança mão de subsídios da Química e, so­ bretudo, da Física, no sentido de melhor explicar esses eventos no meio biológico. Um conceito fundamental em bioenergética

é o de variação de energia livre (∆G), um conceito pertinente à termodinâmica (do grego therme, que significa “calor”, e dunamis, que significa “potência”). É o segmento da Física que abor­ da os efeitos da mudança nos valores de temperatura, pressão e volume em sistemas físicos, na escala macroscópica. De modo genérico, calor significa “energia em trânsito” e dinâmica se re­ laciona com “movimento”. Por essa razão, em essência, a termo­ dinâmica estuda o movimento da energia e como a energia cria movimento.

Historicamente, a termodinâmica se desenvolveu em vir­ tude da necessidade de aumentar a eficiência das primeiras máquinas a vapor. Posteriormente, a ciência percebeu que a termodinâmica era muito mais abrangente, de tal maneira que abarca o próprio universo e também é capaz de explicar os mecanismos pelos quais os sistemas biológicos convertem e produzem energia para seus processos fundamentais. As cé­ lulas utilizam para suas funções a energia livre, que pode ser definida como um potencial termodinâmico que mede o tra­ balho “útil” que se obtém em um sistema isotérmico (com tem­ peratura constante), isobárico (com pressão constante) e/ou isocórico (com volume constante).

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12 - Metabolismo

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Metabolismo

Introdução

Metabolismo (do grego metábole, que significa mudança, troca) é o conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior dos organismos vivos. O termo metabolismo celular é usado para o conjunto de todas as reações químicas que ocorrem nas células, as quais são responsáveis pelos processos de síntese e degradação dos nutrientes na célula e constituem a base da vida, tornando possíveis o crescimento e a reprodução das células, mantendo as suas estruturas e adequando respostas aos seus ambientes. As reações químicas do metabolismo estão organizadas em vias metabólicas, que são sequências de operações bioquímicas em que o produto de uma reação é utilizado como reagente na reação subsequente.

Diferentes enzimas catalisam diferentes etapas de vias metabólicas, agindo de forma concentrada, não interrompendo o fluxo nessas vias.

As enzimas são vitais para o metabolismo porque possibilitam a realização de reações desejáveis, mas termodinamicamente desfavoráveis, ao acoplá-las a reações mais favoráveis e ao reduzirem a energia de ativação das substâncias reagentes.

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13 - Glicólise

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Glicólise

Introdução

A glicólise (do grego, glykus, doce + lysis, quebra) compreende um conjunto de reações bioquímicas que degradam a glicose em piruvato em células animais. Ocorre na anaerobiose e é, portanto, um processo fermentativo, presente em microrganismos, como as leveduras e bactérias, nas quais o produto final da glicólise não é o piruvato, mas sim o etanol e o lactato, respectivamente. A via glicolítica surgiu em microrganismos da Terra primitiva quando não havia oxigênio, quando o meio para a síntese de energia era a fermentação glicolítica.

Posteriormente, cerca de 1 bilhão de anos atrás, surgiram as primeiras células eucarióticas dotadas de mecanismos bioquímicos capazes de aproveitar o potencial oxidante do oxigênio para sintetizar quantidades de energia com rendimento visivelmente superior ao obtido da fermentação glicolítica.

Embora o emprego do oxigênio seja mais eficiente na obtenção de energia por parte das células eucarióticas, estas não abandonaram a etapa glicolítica, apenas incorporaram a fase aeróbia, de modo que a via glicolítica permaneceu como uma fase preparatória para a extração de energia celular.

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14 - Ciclo do Ácido Cítrico

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Ciclo do Ácido Cítrico

Introdução

O ciclo do ácido cítrico (CAC) ou ciclo do ácido tricarboxílico (CAT) é comumente conhecido como ciclo de Krebs em homenagem ao seu descobridor, Sir Hans Adolf Krebs (19001981), que, em 1953,  foi laureado com o prêmio Nobel de

Fisiologia ou Medicina. A nominação ciclo do ácido cítrico decorre do fato de que o ácido cítrico é o primeiro produto imediatamente originado na primeira reação. Já a denominação ciclo do ácido tricarboxílico foi proposta em razão das muitas moléculas envolvidas no ciclo, uma vez que são, na verdade, ácidos que apresentam três grupos carboxila, como no caso do próprio ácido cítrico. O CAT constitui um importante estágio no metabolismo das células aeróbicas e é o ponto comum no qual convergem o metabolismo oxidativo de carboidratos, aminoá­cidos e ácidos graxos para originar o acetilcoenzima A (acetil-CoA), molécula que adentra o CAT. O

CAT apresenta oito estágios nos quais o composto oxalacetato sofre regeneração a cada volta no ciclo. O ciclo é anfibólico, ou seja, apresenta perfil anabólico e catabólico. De fato, o CAT produz precursores para a biossíntese de aminoá­cidos e ácidos graxos, por exemplo, mas esses compostos quando oxidados podem servir como combustível para o CAT. Todas as reações do CAT ocorrem na matriz mitocondrial; desse modo, todas as enzimas envolvidas em cada operação devem estar contidas nessa organela e todos os produtos do CAT ser consumidos na mitocôndria ou translocados para o citosol. O CAT dá se­ quência à glicólise, já que o piruvato produto final dessa via

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16 - Catabolismo Oxidativo dos Ácidos Graxos

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Catabolismo Oxidativo dos Ácidos Graxos

Introdução

Os lipídios armazenados nos adipócitos compõem a mais abundante fonte energética do organismo humano. Em um homem adulto, uma massa de aproximadamente 9.000  g de lipídios é capaz de produzir 81.000  kcal. Essa quantidade de energia estocada na forma de lipídios, sobretudo triacilgliceróis, possibilitaria a um homem adulto caminhar por cerca de

260 h ou correr durante 67 h. Em contrapartida aos lipídios, os estoques de glicogênio intramuscular compreendem 350 g e são capazes de fornecer 14.000 kcal, possibilitando uma caminhada de cerca de 5 h ou uma corrida de 1,2 h.1 Essa grande reserva de energia estocada na forma de lipídios ocupa um volume pequeno quando comparado aos estoques de glicogênio muscular, e isso é possível porque os lipídios são armazenados na forma anidra. Já o glicogênio é armazenado na forma hidratada, e, para cada grama de glicogênio, são utilizados 3 ml de

água para compor sua camada de solvatação. Outra vantagem de concentrar a energia na forma de lipídios é a eficiência, já que os ácidos graxos fornecem 9 kcal.g–1, enquanto os carboidratos 4 kcal.g–1. Para extrair a energia dos lipídios (triacilgliceróis), é necessário que sejam oxidados.

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