Aula 2 - 211MD - Buraco Negro e Energia

Aula 2 - Texto 2.1: Buraco negro

Em qualquer estrela, como o Sol, por exemplo, ocorrem sempre dois processos importantes que vão determinar seu tamanho. Um desses processos é a atração gravitacional entre as próprias partículas constituintes da estrela, que tende a junta-las em seu centro, o que levaria à redução de suas dimensões. O outro processo consiste nas reações que ocorrem entre os núcleos dos átomos ali presentes. Estas reações são semelhantes àquelas que ocorreriam em várias bombas de hidrogênio, tendendo a explodir a estrela, o que levaria ao aumento de suas dimensões. A figura 4-39 é um modelo destes dois processos: as setas para dentro ilustram o processo gravitacional, e as setas para fora representam o efeito das explosões nucleares. O tamanho da estrela se estabiliza quando esses dois processos se equilibram.

Fig. 4-39: Representação esquemática das tendências de expansão e contração de uma estrela.

Para o caso do Sol, os pesquisadores no campo da astro-física concluíram que, no futuro, haverá uma predominância das explosões atômicas, de modo que ele se expandirá, transformando-se em um tipo de estrela conhecido como gigante vermelha. O Sol ficará tão grande que suas dimensões se estenderão além da órbita da Terra e, assim, nosso planeta será "engolido" por ele. Felizmente, isso só ocorrerá dentro de aproximadamente 5 bilhões de anos!

Quando todo o combustível atômico do Sol tiver se esgotado, a gigante vermelha, sob ação apenas do processo gravitacional, terá suas dimensões drasticamente reduzidas. Ele se transformará, então, em uma pequena estrela morta, que não emitirá nem luz nem calor, denominada anã negra.

Em estrelas que possuam massa superior a quatro vezes a do Sol, as forças gravitacionais entre suas partículas são muito grandes. Nestas estrelas, o processo de redução das dimensões é muito mais drástico, levando seus átomos a estarem praticamente unidos, sem espaço vazio entre eles! Em tal estado a matéria está tão densa (comprimida) que a força gravitacional que ela exerce em sua superfície torna-se enorme: nada, nem a própria luz, consegue escapar desta ação gravitacional. Uma estrela que sofreu este processo é denominada buraco negro.

Para o Sol tornar-se um buraco negro, seu diâmetro teria que ser reduzido a apenas 6 km (isto, como vimos, não ocorrera com o Sol). A Terra só poderia se transformar em um buraco negro se toda a sua massa fosse concentrada em uma esferinha de 2 cm de diâmetro!

Uma pessoa que se aproximasse de um buraco negro (isto só poderá acontecer com o desenvolvimento da astronáutica) seria "engolida" por ele.

Texto 2.2: Energia - Introdução

A palavra energia nos é muito familiar, embora seja algo que não podemos tocar com as mãos.

Podemos, entretanto, sentir suas manifestações.

Energia solar: é a energia radiante emitida pelo Sol. Fornece calor e luz.

Energia química: é a energia produzida por transformações químicas. Liberada pelos alimentos, nutre todos o

s seres vivos para que seus corpos possam funcionar. Os carros, os aviões e os barcos dependem da energia de combustão da gasolina ou do diesel.

Energia elétrica: é a energia que, nas residências, proporciona iluminação e calefação. Geralmente é convertida em outras formas de energia para realizar trabalho. Como exemplos, temos a energia mecânica produzida por um liquidificador ou uma máquina perfuratriz.

Energia eólica: é a energia produzida pelo vento. Ela é que faz, por exemplo, girar moinhos e aciona barcos à vela.

Energia nuclear: é a energia liberada quando certos átomos são divididos. É usada para produzir eletricidade e acionar submarinos.

Seja qual for a forma que assuma, a energia representa a capacidade de fazer algo acontecer ou funcionar. Podemos dizer que energia é a capacidade de realizar trabalho.

Se alguma coisa pode realizar um trabalho, direta ou indiretamente, por meio de alguma transformação, é porque essa coisa tem uma forma de energia.

Trabalho de uma força

Na linguagem popular, usamos a palavra trabalho para designar qualquer atividade exercida por um ser humano.

Em física, o conceito de trabalho tem um significado muito restrito: o trabalho mecânico.

Vejamos alguns exemplos:

1) Se uma pessoa levanta uma caixa com as mãos, o trabalho mecânico é exercido pela força muscular dos seus braços.

2) Um carro se desloca devido à força de tração do motor e por isso efetua um trabalho mecânico.

3) Quando brecamos um carro, a força de atrito realiza um trabalho mecânico para diminuir a sua velocidade.

Estes exemplos mostram que um trabalho mecânico se realiza quando um corpo se desloca sob a ação de uma força.

Perguntas do texto 2.1

Após a leitura do texto e discussão com o grupo, responda as questões:

Nome:

Nº:

Turma:

1)Em uma estrela ocorrem dois processos fundamentais que determinam seu tamanho.

a)Qual desses processos colabora para que haja uma redução no tamanho da estrela?

b)Qual desses processos tende a provocar um aumento no tamanho da estrela?

2)O Sol, futuramente, poderá se transformar em um buraco negro? Por quê?

Perguntas do texto 2.2

Após a leitura do texto e discussão com o grupo, responda as questões:

Nome:

Nº:

Turma:

3)Para cada situação abaixo,

identifique o tipo de energia utilizada. Figuras da página 250.

a)

b)

c)

d)

e)

4)Quais são as duas grandezas de que depende o TRABALHO?

5)Por que uma pessoa fica cansada ao sustentar uma mala com as mãos? Nesse caso há realização de trabalho? Justifique.