36 research outputs found
Determinação de g através da captação do som de impacto com o solo
No full textEste experimento tem como objetivo mostrar, através da visualização gráfica dos intervalos de tempo entre impactos sucessivos de corpos no solo, que um corpo em queda livre percorre distâncias proporcionais ao quadrado do tempo de queda. Através de uma análise quantitativa dos dados experimentais, é possível determinar o valor da aceleração da gravidade
Determinação de g através da captação do som de impacto com o solo
No full textThis experiment has as objective shows, through the graphicvisualization of the intervals of time among successive impacts ofbodies in the soil, that a body in free fall travels propor-tional distances to the square of the time of fall. Through a quan-titative analysis of the experimental data, it is possible to deter-mine the value of the gravity acceleration.http://dx.doi.org/10.5007/2175-7941.2010v27n1p159Este experimento tem como objetivo mostrar, através da visuali-zação gráfica dos intervalos de tempo entre impactos sucessivosde corpos no solo, que um corpo em queda livre percorre distân-cias proporcionais ao quadrado do tempo de queda. Através deuma análise quantitativa dos dados experimentais, é possível de-terminar o valor da aceleração da gravidade
ESTIMATIVA DO LIMITE SUPERIOR DE MASSA DE UMA ESTRELA
No full textA vida de uma estrela é determinada pelo equilíbrio entre sua força gravitacional, que a comprime, ea pressão térmica, que tende a expelir sua massa para o exterior, mantendo sua estrutura emequilíbrio hidrostático durante a maior parte de sua existência. No entanto, a partir de um certolimite, a intensa radiação emitida pelo astro impede que ele continue adquirindo massa por meio daacreção - acúmulo de matéria oriunda dos arredores estelares por ação gravitacional. Nesse contexto,este projeto de pesquisa tem como objetivo investigar o limite máximo de massa que uma estrelapode atingir, bem como os mecanismos físicos responsáveis por estabelecer esse valor. Ametodologia do projeto baseia-se em pesquisa bibliográfica em livros e artigos científicos, seguidada comparação com valores observacionais catalogados de algumas estrelas. A formação de estrelasocorre a partir da contração de nuvens de gás e poeira até que a protoestrela atinja temperaturas daordem de 10^7 K, iniciando assim o processo de fusão nuclear. A elevada temperatura gera a pressãotérmica, composta pela soma da pressão de radiação e da pressão cinética, que atuam no sentidooposto à pressão gravitacional. A pressão de radiação é causada pela interação dos fótons com omaterial estelar, transferindo momento por meio de colisões elásticas no interior da estrela. Deacordo com a lei de Stefan-Boltzmann, a pressão de radiação é proporcional à quarta potência datemperatura. A pressão cinética, por sua vez, está relacionada à velocidade dos elétrons e núcleosatômicos no interior da estrela. Ela é encontrada a partir da equação dos gases ideais e varia de formadiretamente proporcional à temperatura. Como essas duas formas de pressão variam de maneiradesigual em função da temperatura, com o aumento da massa (e consequente aumento datemperatura) os fótons acarretam a expansão da estrela e a impede de absorver mais matéria atravésda acreção. Igualando-se a pressão térmica com a pressão gravitacional e fazendo algumasaproximações de ordem de grandeza, pode-se isolar a massa na equação, sendo possível descobrir olimite de massa máximo que uma estrela estável pode atingir. Neste trabalho obtivemos o valoraproximado de 228 massas solares. Outros autores propuseram limites teóricos que variam entre 60 e440 massas solares. Essa grande variação é causada pelas variáveis estelares consideradas em cadamétodo, como temperatura efetiva, luminosidade e composição. Além disso, o número de estrelasmassivas é significativamente menor que o de estrelas de menor massa – estima-se que, para cadaestrela de 60 massas solares, existem cerca de 10^9 estrelas menores -, o que dificulta suaobservação. Porém, segundo dados disponíveis, as estrelas mais massivas já observadas são BAT99-98 e R136a1, com massas respectivas de 226 e (170 – 230) massas solares. Esses valores indicamque o modelo desenvolvido, embora simplificado, apresenta boa concordância com os dadosobservacionais
ENERGIA NUCLEAR EM FOCO
No full textA energia nuclear é a energia liberada por certos núcleos atômicos durante processos de decaimento espontâneo ou por reações nucleares induzidas. Tais processos convertem uma parcela da massa do núcleo em energia. A manipulação dessa energia pelo ser humano tem possibilitado seu uso para diversas finalidades, desde a geração de eletricidade até aplicações médicas e industriais. Todavia, a energia nuclear geralmente é vista de maneira preconceituosa pela sociedade e isso se deve a um conhecimento superficial e incompleto sobre o tema. Nessa perspectiva, este projeto de ensino tem como objetivo estudar e divulgar temas relacionados à energia nuclear, de modo a compreender os seus princípios básicos e desenvolver um pensamento crítico em torno de questões relacionadas. O projeto consiste na realização de encontros regulares com alunos e servidores interessados no IFC Campus Concórdia, onde serão discutidos temas relacionados à energia nuclear. Os encontros são realizados de maneira periódica das 12h45 às 13h30, no Laboratório de Física. Neles a bolsista inicia com uma explanação de um tema selecionado e os participantes interagem com questionamentos relacionados. Os encontros já iniciaram, com um número reduzido de integrantes, e continuará nos próximos meses. Ao final do projeto espera-se que os participantes: formem conceitos sólidos sobre a radioatividade, os tipos de radiações nucleares (alfa, beta +, beta -, captura eletrônica e gama) e aos fenômenos da liberação da energia advinda da fissão e da fusão nuclear de certos nuclídeos; compreendam como funcionam as usinas nucleares de fissão e sua importância na produção de energia elétrica, além de conhecer as diversas aplicações da energia nuclear nas áreas da saúde (radioterapia e imagiologia), indústria e agricultura (irradiação de alimentos, por exemplo); entendam sobre a constituição e o funcionamento das bombas nucleares, bem como tenham consciência os perigos da proliferação dos armamentos nucleares. A divulgação de assuntos relacionados à energia nuclear, por meio desse projeto de ensino, pretende influenciar na formação de uma nova visão em relação à temática, excedendo a ideia de que as únicas aplicações desse fenômeno estão relacionadas às questões armamentistas (bombas nucleares) e usinas nucleares passíveis de acidente (Chernobyl, Fukushima e Three Mile Island, por exemplo). Muito pelo contrário, convém enaltecer os diversos usos para além dessas aplicações, moldando uma nova base de informações para os participantes sobre esta incrível área da energia nuclear. Suporte Financeiro Edital 21/2023.
Palavras-Chave: Física Nuclear, Energia Atômica, Ensino, Divulgação Científica
CARACTERÍSTICAS E POTENCIALIDADES DOS REATORES MODULARES PEQUENOS (SMRS)
No full textO crescimento populacional e econômico tem impulsionado uma demanda cada vez maior porenergia, exigindo fontes que sejam sustentáveis, seguras e eficientes. Nesse cenário, a energianuclear se destaca por oferecer geração elétrica em grande escala, de forma estável, ocupando poucoespaço físico e emitindo baixos níveis de gases de efeito estufa. Atualmente, cerca de 10% daeletricidade mundial é produzida por reatores nucleares, sendo que em alguns países essaparticipação ultrapassa 50%. Os reatores nucleares funcionam controlando reações de fissão nuclear,nas quais núcleos de elementos como urânio-235 ou plutônio-239 se dividem ao serem atingidos pornêutrons, liberando uma grande quantidade de energia térmica. Esse calor aquece a água, que setransforma em vapor, acionando turbinas conectadas a geradores elétricos. O controle da reação éfeito por meio de barras de controle e materiais absorvedores de nêutrons. A crescente busca pormaior segurança, eficiência e sustentabilidade na geração de energia nuclear levou aodesenvolvimento dos Reatores Modulares Pequenos (SMRs), tema central deste trabalho. Estesreatores representam uma evolução tecnológica, oferecendo uma alternativa mais flexível aosmodelos tradicionais, apesar de se basearem em conceitos já conhecidos. O objetivo deste trabalho éinvestigar as características, os tipos, o funcionamento e as principais aplicações dos SMRs. Ametodologia adotada baseou-se em pesquisas bibliográficas, com consulta a livros, artigoscientíficos e, especialmente, aos materiais disponibilizados pela Agência Internacional de EnergiaAtômica (IAEA). Os SMRs possuem potência inferior a 300 MWe (Mega Watts Elétrico) e sãoprojetados para serem compactos, fabricados em série e transportáveis, facilitando sua instalação emlocais diversos, como indústrias, hospitais, regiões isoladas ou áreas afetadas por emergências. Elestambém são uma solução viável onde reatores de grande porte são economicamente ou tecnicamenteinviáveis. Além da geração elétrica, os SMRs podem ser aplicados em processos como aquecimentourbano, dessalinização de água e produção de hidrogênio. Outra vantagem é a possibilidade deexpansão modular, permitindo adicionar novos reatores conforme o aumento da demanda energética.Existem atualmente cerca de 70 projetos de SMRs em desenvolvimento no mundo, organizados emseis categorias: resfriados à água terrestres, resfriados à água marítimos, resfriados a gás de altatemperatura, de nêutrons rápidos resfriados a metal líquido, de sal fundido e microrreatores. Essesreatores oferecem ciclos operacionais prolongados, funcionando por vários anos sem necessidade dereabastecimento. Modelos que utilizam nêutrons rápidos apresentam maior eficiência no uso docombustível e geram menos resíduos. Alguns também atuam como reatores regeneradores, capazesde converter urânio-238 em plutônio-239 e tório-232 em urânio-233, otimizando o uso dos recursosnucleares. Apesar das inúmeras vantagens, como menor custo inicial, tempo reduzido de construçãoe segurança aprimorada, a viabilidade econômica dos SMRs em larga escala ainda está em processode validação. Entretanto, sua adoção tende a crescer, impulsionada pela necessidade de atender àcrescente demanda por energia, especialmente com o avanço de tecnologias como data centers einteligência artificial, que exigem fornecimento elétrico constante e seguro
PREPARAÇÃO PARA AS OLIMPÍADAS BRASILEIRAS DE FÍSICA
No full textAs Olimpíadas de Ciências são eventos que têm, entre os principais objetivos, promover a competição,despertar o interesse dos alunos pela carreira científica e auxiliar no crescimento intelectual, econômico esocial. Estas olimpíadas proporcionam a estudantes e professores novas descobertas, ideias, técnicas enovos conhecimentos. Tais eventos, de forma geral, têm estimulado muitos jovens a descobrir mais sobre asciências e tecnologias. Entre essas olimpíadas, no Brasil temos a Olimpíada Brasileira de Física (OBF) e aOlimpíada Brasileira de Física das Escolas Públicas (OBFEP). Estas consistem na realização de provasformadas por questões teóricas, experimentais e frequentemente interdisciplinares. O IFC - ?Campus ?Concórdia, participa há anos dessas olimpíadas, e sempre obteve bons resultados. Este projeto de ensinotinha como objetivo montar um grupo de estudos com alunos do Ensino Médio Técnico, interessados emparticipar da OBF e OBFEP, visando melhorar a pontuação nessas olimpíadas, bem como despertar o gostopelas ciências exatas, aprimorar a capacidade de resolução de problemas e influenciar positivamente nodesempenho escolar. O intuito era realizar encontros periódicos semanais ou quinzenais, dedicados àresolução de problemas. Acreditamos que a resolução de problemas é muito importante no processo deensino e aprendizagem em Física, e consideramos essa atividade como uma forma de levar o aluno apensar, a refletir como solucionar um problema e não apenas encontrar o seu resultado final. Com ocancelamento das atividades presenciais devido à pandemia de Covid-19, a formação de um grupo deestudos tornou-se inviável. Devido à demora na retomada das aulas (de forma online), à dificuldade em lidarcom esse novo formato e à sobrecarga de atividades para muitos alunos, optamos em não montar o grupode estudos e realizar os encontros períodos. No entanto, nos dedicamos em produzir um espesso banco deresoluções referentes aos problemas encontrados nas provas de anos anteriores da OBF e OBFEP, visandona continuação do projeto em uma possível volta das aulas presenciais. Resolvemos detalhadamente maisde 200 questões, sendo que as suas devidas resoluções foram armazenadas em cadernos, servindo comofonte para consulta futura. Ajudamos na divulgação e realização da OBF e da Olimpíada Internacional deFísica e Cultura (IPhCO), que ocorreram de forma online este ano. A OBFEP, nossa principal olimpíada (emnúmero de alunos participantes) não ocorreu em 2020. O número de alunos participantes do IFC – CampusConcórdia, na OBF e na IPhCO foi bem reduzido este ano. No entanto, entre os resultados divulgados até omomento, tivemos três alunos que foram classificados para a segunda fase da OBF, entre eles o bolsistadeste projeto. Com base nisso, podemos afirmar que alcançamos parcialmente os objetivos propostosinicialmente. Apesar de não conseguirmos montar um grupo de estudos preparatório para as olimpíadas,participamos em duas delas e, mesmo com um número reduzido de alunos, obtivemos bons resultados. Alémdisso, foi construído um banco de questões resolvidas da OBF e OBFEP, para consulta futura
ANÁLISE DO HTR-PM: O PRIMEIRO REATOR NUCLEAR DE IV GERAÇÃO
No full textOs reatores nucleares de IV geração (Gen IV) constituem um projeto promissor que visa melhorar a segurança dos reatores de fissão, bem como aumentar a eficiência e reduzir custo das instalações e a quantidade de lixo por eles produzido. Este trabalho tem como objetivo analisar as características e o funcionamento do HTR-PM - Reator Modular de Leito de Esferas de Alta Temperatura, o primeiro reator comercial de IV geração, inaugurado no final de 2023, na Usina de Shidao Bay, China. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica em livros e artigos para estudar conceitualmente os reatores nucleares atuais, bem como os projetos de reatores da Gen IV, em especial o HTR-PM. Os reatores nucleares funcionam por meio de reações de fissão, onde um nêutron é bombardeado em um núcleo pesado, geralmente urânio enriquecido (U 235) e/ou plutônio (Pu 239), que se divide em dois outros núcleos menores e libera 2 ou 3 nêutrons, produzindo a reação em cadeia. Os principais componentes de um reator térmico geralmente são: combustível, normalmente o U 235 ou o Pu 239; moderador, substância responsável por diminuir a velocidade dos nêutrons, para que possam ter maior probabilidade de causar fissão; refrigerante, que retirar o calor do núcleo e o transporta para o gerador de vapor ou a turbina; e barras de controle, que absorvem os nêutrons e controlam a velocidade das reações. Os reatores atuais são de II e III geração e apresentam, entre outros problemas, a produção de lixo nuclear de alta atividade e o risco de derretimento do núcleo por falta de resfriamento. O HTR-PM chinês, um exemplo de VHTR (Reator de Temperatura Muito Alta), que utiliza o combustível na forma de leito de esferas, é refrigerado a gás hélio de alta temperatura e possui design modular. O reator é formado por 6 módulos em paralelo, com 250 MWt e 100 MWe cada, dispostos dentro de uma contenção e conectados a uma turbina a vapor. O combustível possui o formato de esferas revestidas, denominadas TRISO, que são constituídas por U e/ou Pu, envoltas por camadas de compostos cerâmicos de carbono. O carbono atua como moderador dos nêutrons e as esferas são extremamente resistentes ao calor e à radiação, permitindo que o reator opere em temperaturas elevadas sem comprometer a segurança. O núcleo do reator tem 3 m de diâmetro e 11 m de altura e é carregado com milhares de esferas de U enriquecido a 8,5 %. A resistência do combustível à alta temperatura e o bom desempenho do reator em condições passivas de segurança, fazem com que, mesmo que falhem os sistemas de resfriamento, os produtos de fissão fiquem confinados no interior das esferas e o reator se resfrie naturalmente. Até o momento, os dados fornecidos do HTR-PM são poucos. Um dos aspectos importantes a serem investigados é como os materiais do reator irão se comportar a longo prazo, principalmente em relação à resistência dos materiais submetidos a altas temperaturas.
Palavras-Chave: Energia, Física, Fissão, Engenharia, Tecnologia
MONITORIA EM DISCIPLINAS INTRODUTÓRIAS DE FÍSICA
No full textO início dos projetos de monitora nas universidades brasileiras se deu na década de 1960, a fim de melhorar a aprendizagem e diminuir os índices de evasão acadêmica. Essa atividade, desde então, vêm auxiliando tanto os alunos, quanto os professores e o próprio monitor. Este projeto contemplou as disciplinas de Física básica nos cursos de Licenciatura em Física, Licenciatura em Matemática, Bacharelado em Engenharia de Alimentos e Bacharelado em Agronomia do Instituto Federal Catarinense (IFC) – Campus Concórdia. Sob a supervisão do coordenador do projeto, o monitor tinha como função: auxiliar os alunos na resolução de exercícios e na elaboração de relatórios experimentais; desenvolver e adaptar roteiros de atividades experimentais, com a orientação e acompanhamento dos professores das disciplinas; orientar os alunos interessados, em grupos ou individualmente. Além de auxiliar os alunos, o monitor acaba criando novas maneiras de aprender e ensinar, aprimorando sua relação com os demais acadêmicos e melhorando seu conceito de ensino-aprendizagem. Já os discentes que procuram o monitor, acabam desenvolvendo novas ideias e descobrindo novos esquemas e maneiras de resolver determinados problemas propostos. Esse projeto de monitoria teve o início em abril de 2021 e terá fim no primeiro mês de 2022. Devido à pandemia de Covid-19, as aulas no Campus ocorreram de forma virtual em parte deste tempo e, dessa forma, os atendimentos foram realizados de maneira remota utilizando a plataforma Google Meet, com a utilização de uma mesa digitalizadora e um quadro branco virtual, e também por e-mail e WhatsApp. Apesar de a procura ter sido baixa e de não ter havido contato presencial com os alunos, houve um bom aproveitamento dos conteúdos ministrados durante as atividades, bem como explicação e realização em conjunto de vários exercícios propostos, experimentos e também discussões conceituais acerca dos fenômenos físicos ocorridos nos exercícios. No decorrer desse projeto, notou-se que os discentes procuram a monitoria não só para sanar dúvidas sobre a disciplina, mas por sentir-se mais à vontade para fazer perguntas e questionamentos de dúvidas simples, as quais não se sentem confortáveis ao perguntar durante a aula para o próprio docente e frente a seus colegas. Com essa liberdade de expressão para com o monitor, muitos alunos acabam confessando suas lacunas acerca de conteúdos básicos, especificamente de matemática de nível fundamental e médio. Desse modo, a atividade de monitoria pode aumentar a autoestima dos discentes que a procuram, dispondo-os a criar futuramente uma desenvoltura tanto para com o professor responsável pela disciplina quanto para discussões e socializações com seus colegas, evitando assim, uma defasagem acadêmica. O produto acadêmico deste projeto foi a resolução de alguns problemas desafiadores do livro didático de física, os quais poderão ser compartilhados e/ou utilizados em momentos futuros
A influência do reservatório da Usina Hidrelétrica de Itá no microclima da cidade de Concórdia.
No full textIn this work we will study the influence on the microclimate of the city of Concórdia caused by the Itá Hydroelectric Power Plant reservoir. For this purpose, temperature, relative humidity and precipitation data collected by the Agrometeorological Data Station of Embrapa Swine and Poultry, Concordia, over the last 30 years will be used. From these data a statistical analysis will be performed, as well as graphs of meteorological parameters will be produced in different periods of time, in order to verify if there was alteration in the local microclimate, before and after the formation of the reservoir.Neste trabalho estudaremos a influência no microclima da cidade de Concórdia provocada pelo reservatório da Usina Hidrelétrica de Itá. Para isso, serão utilizados os dados de temperatura, umidade relativa do ar e precipitação captados pela Estação de Dados Agrometeorológicos da Embrapa Suínos e Aves, de Concórdia, ao longo dos últimos 30 anos. A partir destes dados será realizada uma análise estatística, bem como serão produzidos gráficos dos parâmetros meteorológicos em diferentes períodos de tempo, de modo a verificar se houve alteração no microclima local, antes e após a formação do reservatório
A NUCLEOSSÍNTESE DOS ELEMENTOS: DO BIG BANG ÀS SUPERNOVAS
No full textComo são produzidos os elementos químicos que existem no universo, que formam os nossoscorpos, a água, o ar e tudo o que nos cerca? Há mais de um século, os cientistas buscam entender aorigem desses elementos. Este trabalho tem como objetivo explorar os processos de nucleossínteseno universo, desde o Big Bang até os eventos estelares extremos, explicando como se formam oselementos da tabela periódica. A metodologia consiste numa pesquisa bibliográfica em livros eartigos sobre o tema. Apesar de serem formados por partículas ainda menores, como prótons,nêutrons e elétrons, os elementos químicos são as unidades fundamentais que constituem a matéria.Sua formação ocorre por meio de reações nucleares chamadas de nucleossíntese, que acontecemdesde os primeiros instantes do universo até os estágios finais da vida das estrelas. Nos primeirosminutos após o Big Bang, ocorreu a nucleossíntese primordial, responsável pela produção doselementos mais leves: hidrogênio, deutério, trítio, hélio e lítio. Esses elementos se formaram a partirde fusões simples entre prótons e nêutrons. Com o surgimento das primeiras estrelas, teve início anucleossíntese estelar, que ocorre nos seus interiores por bilhões de anos. Em estrelas de baixamassa, como o Sol, ocorre o ciclo próton-próton, no qual núcleos de hidrogênio se fundem paraformar hélio. Já em estrelas mais massivas, a fusão ocorre preferencialmente pelo ciclo CNO(Carbono-Nitrogênio-Oxigênio), que também transforma hidrogênio em hélio, utilizando oselementos C, N e O como catalisadores. Quando o hidrogênio se esgota, as estrelas passam a fundirhélio em carbono por meio do processo triplo-alfa. Posteriormente, realizam fusões de núcleos maispesados, como neônio, oxigênio e silício, até formar o ferro, uma vez que a fusão de elementos maispesados consome energia em vez de liberar. Os elementos mais pesados que o ferro só podem sersintetizados em eventos cataclísmicos por meio do processo de captura de nêutrons. Em estrelas demassa intermediária, durante a fase de gigante vermelha, ocorre o chamado processo-s (lento), noqual a taxa de captura de nêutrons é menor que a taxa de decaimento beta menos. Esse ciclo serepete, permitindo a formação de elementos mais pesados, como estrôncio, bário e bismuto. Poroutro lado, em ambientes extremamente energéticos, como nas supernovas do Tipo II, ou emcolisões de estrelas de nêutrons, ocorre o processo-r (rápido). Nesse caso, a taxa de captura denêutrons é muito superior à taxa de decaimento beta, permitindo que os núcleos capturem diversosnêutrons em rápida sucessão antes de qualquer decaimento. Após cessar o intenso fluxo de nêutrons,os núcleos altamente instáveis passam por uma sequência de decaimentos beta menos, originando oselementos extremamente pesados, como ouro, platina e urânio. Quando uma supernova termina, oque resta do colapso estelar pode dar origem a uma estrela de nêutrons ou a um buraco negro.Concluímos o nosso trabalho afirmando que todos os elementos que compõem nossos corpos,planetas e tudo o que conhecemos foram forjados no interior de estrelas e em eventos cataclísmicosdo cosmos
