0.Título do concurso
"PERGUNTAR … É PRECISO"
1. Objectivos
1. Fomentar e valorizar a capacidade de fazer perguntas, em ciência.
2. Distinguir diferentes tipos e níveis de perguntas.
3. Contribuir para as actividades do Ano Mundial da Física por associação de um centro interactivo de ciência (Ciência Viva) com um jornal diário.
2. Destinatários
Cidadãos comuns leitores de um jornal diário nacional (O Público), distinguindo-se três escalões para efeitos do concurso conforme a respectiva educação formal em Física: 1º escalão, formação a nível do ensino básico; 2º escalão, formação a nível do ensino secundário; 3º escalão, formação a nível do ensino superior.
3. Duração e data
Três dias: 15-17 de Novembro, mês do 10 º aniversário do Exploratório.
4. Como concorrer
N.B. Não se trata de dar resposta a perguntas, mas de distinguir diferentes categorias de perguntas e criar uma pergunta inteligente para ser avaliada!
1. Procurar no local do concurso no jornal dos dias 15, 16 e 17 de Novembro exemplos de perguntas de diferentes tipos no âmbito da Física – bloco O QUÊ, bloco O COMO, bloco O PORQUÊ, bloco E SE...?.
2. Familiarizar-se com esses exemplos de perguntas (duas) em cada um dos (quatro) blocos e encontrar, se o pretender, as respectivas respostas na página web do Exploratório (www.exploratorio.pt) ou em www.publico.pt, normalmente a mais do que um nível de profundidade.
3. Pensar e escrever uma pergunta do tipo PORQUÊ (por exemplo, iniciada por POR QUE É QUE...?) ou do tipo E SE...?, no âmbito da Física, e enviá-la, junto com a indicação do seu nome, telefone, endereço electrónico e escalão em que concorre, para explora@mail.telepac.pt, ou enviar estes elementos para Exploratório – Apartado 3111 – Coimbra, de forma a serem recebidos até às 17h00 do dia 18 de Novembro.
5. Selecção e prémios
1. Um júri nacional analisará e classificará as perguntas, em cada escalão. Cada um dos membros do júri atribuirá uma classificação de 2, 4, 6, 8 ou 10 pontos, conforme a qualidade que atribua à pergunta (originalidade, imaginação, potencial de inovação, etc).
2. Constituir-se-á um pódio para cada escalão, com os 3 autores das melhores perguntas (desde que tenham obtido uma classificação média mínima de 7 pontos).
3. Os prémios serão em livros, assinaturas anuais do jornal e entrada automática no Clube de Amigos do Exploratório, com os seguintes valores para cada escalão: 1º Prémio 500 €, 2º Prémio 350 €, 3º Prémio 150 €.
Perguntas exemplo publicadas em 15 de Novembro de 2005
Perguntas do tipo “O quê”
1. O que é o efeito fotoeléctrico, cuja interpretação feita por Einstein em 1905 lhe deu o Prémio Nobel da Física em 1921?
2. A que distância está a Terra do Sol?
Perguntas do tipo “Como”
1. Como é que as portas de elevadores são controladas por células fotoeléctricas?
2. Como é que se sabe que a distância média da Terra ao Sol é 150 milhões de km?
Perguntas do tipo “Porquê”
1. Por que é que certos metais emitem electrões mais facilmente que outros quando sujeitos a luz?
2. Por que é que a Lua apresenta sempre a mesma face para a Terra?
Perguntas do tipo “E se...”
1. E se for um vidro de janela que esteja no caminho da luz de um dispositivo fotoeléctrico da porta de um elevador, será que o elevador também bloqueia?
2. E se a Lua deixasse de girar em torno da Terra, que aconteceria?
Respostas às perguntas exemplo
BLOCO “O QUÊ”
A. O que é o efeito fotoeléctrico, cuja interpretação por Einstein em 1905 lhe deu o Prémio Nobel da Física em 1921?
Emissão de electrões por certos materiais quando sobre eles incide luz, designadamente luz visível ou luz ultravioleta.
Todos os materiais têm electrões na sua constituição, atraídos aos núcleos dos átomos. Um aumento da energia desses electrões pode resultar na sua expulsão. Tal aumento de energia pode ser obtido por incidência de radiação electromagnética de energia suficiente.
A interpretação de Einstein baseia-se no conceito de unidades de energia radiante (mais tarde designadas por fotões), sendo cada uma directamente proporcional à frequência da radiação. O efeito fotoeléctrico pode, pois, ser interpretado através de uma “colisão” fotão-electrão. É necessária, contudo, uma energia mínima por fotão para a expulsão do electrão. Garantida essa condição, quantos mais fotões incidirem sobre o material (maior intensidade luminosa) mais electrões são emitidos.
B. A que distância está a Terra do Sol?
150 milhões de quilómetros.
Esta é uma distância média, pois a órbita da Terra não é rigorosamente circular: no Inverno, Portugal está a 147 milhões de km do Sol e no Verão a 152 milhões de km (Não há engano!). Trata-se de uma distância que é quase 12 mil vezes maior que o diâmetro da Terra. A segunda estrela mais próxima da Terra, a Próxima de Centauro, está cerca de 270 mil vezes mais longe que o Sol. A distância média do Sol à Terra define a chamada unidade astronómica de distância (UA).
A luz do Sol leva aproximadamente 8 minutos a chegar à Terra, já que a velocidade da luz é cerca de 300 mil quilómetros por segundo. É fácil fazer o cálculo. A Próxima de Centauro está a 4,3 anos-luz, sendo 1 ano-luz a distância que a luz percorre num ano.
BLOCO “O COMO”
A. Como é que as portas de elevadores são controladas por células fotoeléctricas?
O funcionamento das primeiras células fotoeléctricas baseia-se no efeito fotoeléctrico: luz emitida por uma pequena lâmpada actua sobre um metal fazendo-o emitir electrões. Os electrões assim emitidos constituem uma corrente eléctrica capaz de accionar mecanismos como, por exemplo, os de controlo de portas.
Hoje em dia, a expressão célula fotoeléctrica aplica-se a dispositivos com semicondutores cuja resistência eléctrica depende da luz incidente. O controlo de entrada em elevadores utiliza, preferentemente, sensores que fornecem um sinal eléctrico em resposta à intensidade luminosa.
B. Como é que se sabe que a distância média da Terra ao Sol é 150 milhões de km?
A primeira determinação parece dever-se a Aristarcos, filósofo grego do século III A.C. Foi feita, através de cálculos com triângulos rectângulos definidos por linhas imaginárias ligando o Sol, a Terra e a Lua em quarto (crescente ou minguante), ficando estabelecida uma relação aproximada entre a distância Sol-Terra e a distância Lua-Terra.
Utilizando o mesmo princípio, Hiparcos, no século II A. C, estimou a distância Sol-Terra como sendo 1142 vezes o raio da Terra, já anteriormente determinado por Eratóstenes.
O valor mais próximo do moderno deve-se a Richer e Cassini, por volta de 1670, também com base em triangulação.
Semelhante princípio foi utilizado com base no planeta Vénus, durante o trânsito deste planeta no século XVIII. O trânsito de Vénus de 2004 foi utilizado deste modo como exercício para o mesmo efeito.
O processo mais rigoroso consiste na utilização de radar e fixa a distância média em 149,597870691 milhões de km.
BLOCO “O PORQUÊ”
A. Por que é que certos metais emitem electrões mais facilmente que outros, quando sujeitos a luz?
Os átomos dos metais têm a particularidade de possuírem alguns electrões frouxamente atraídos aos respectivos núcleos, designadamente os electrões que se atribuem a níveis de maior energia. Estas características também se verificam nos metais como agregados de átomos. Por isso os metais são bons condutores eléctricos. Mas os níveis de energia dos electrões variam de metal para metal, tal como variam com a natureza dos respectivos átomos. Assim, enquanto metais como o sódio perdem electrões facilmente, bastando por exemplo juntar água, outros são mais relutantes, como o ferro e o cobre. Em particular, o metal césio, da família do sódio, emite electrões quando sujeito a luz visível, ao passo que outros metais exigem luz de maior energia, por exemplo, luz ultravioleta.
B. Por que é que a Lua apresenta sempre a mesma face para a Terra?
A Lua não é uma esfera uniforme e perfeita. Deve ter-se em conta a sua forma e estrutura, com camadas não inteiramente rígidas.
Há uma deformação relativamente pequena em que a parte virada para a Terra sofre uma maior atracção: "efeito de maré", semelhante ao que se verifica na Terra. Este efeito justifica que, actualmente, a rotação da Lua em torno de si mesma tenha a mesma duração que o seu movimento à volta da Terra: 27,3 dias. Trata-se de uma situação estável em comparação com tempos idos em que a rotação e a translação da Lua não eram sincronizadas, obrigando a que o nosso satélite estivesse sempre a deformar-se.
BLOCO “E SE...?”
A. E se for um vidro de janela que esteja no caminho da luz de um dispositivo fotoeléctrico da porta de um elevador, será que o elevador também bloqueia?
Com vidro de janela normal (transparente e incolor), toda a luz visível emitida pela lâmpada passa. A porta do elevador não bloqueia. Mas se o vidro for de cor, é porque algumas radiações que compõem a luz da lâmpada são absorvidas. Pode acontecer que sejam justamente aquelas radiações que activam a emissão de electrões do receptor por efeito fotoeléctrico ou afectam a fotocondutividade do semicondutor utilizado.
Faça a experiência, utilizando folhas de acetato ou papeis transparentes de várias cores.
B. E se a Lua deixasse de girar em torno da Terra, que aconteceria?
A Lua gira à volta da Terra porque a Terra a atrai. A Lua também atrai a Terra, com uma força de igual intensidade. Em rigor, o conjunto dos dois planetas move-se em torno do respectivo centro de massa. Mas como a massa da Lua é muito menor que a da Terra, este ponto está muito mais próximo da Terra do que da Lua (de facto está dentro da Terra a cerca de 4 mil km do centro respectivo). Um observador externo dar-se-ia conta deste movimento. No entanto, nós na Terra dizemos que é a Lua que anda em volta da Terra e não o contrário, ao passo que um observador na Lua diria que é a Terra que anda à volta da Lua. É esta uma das essências da Relatividade.
Se a força de atracção entre Lua e Terra deixasse de existir, então a Lua sairia disparada pelo espaço numa linha recta tangente à sua trajectória em torno da Terra, até, eventualmente ser afectada pela atracção de um outro astro. Isto teria várias consequências, desde a quase ausência de marés ... à diminuição de fontes de inspiração dos poetas.
Mas se a Lua pudesse parar, momentaneamente, o seu movimento em torno da Terra, então o resultado seria a sua queda vertical sobre a Terra. As consequências...nem é bom pensar!
"PERGUNTAR … É PRECISO"
1. Objectivos
1. Fomentar e valorizar a capacidade de fazer perguntas, em ciência.
2. Distinguir diferentes tipos e níveis de perguntas.
3. Contribuir para as actividades do Ano Mundial da Física por associação de um centro interactivo de ciência (Ciência Viva) com um jornal diário.
2. Destinatários
Cidadãos comuns leitores de um jornal diário nacional (O Público), distinguindo-se três escalões para efeitos do concurso conforme a respectiva educação formal em Física: 1º escalão, formação a nível do ensino básico; 2º escalão, formação a nível do ensino secundário; 3º escalão, formação a nível do ensino superior.
3. Duração e data
Três dias: 15-17 de Novembro, mês do 10 º aniversário do Exploratório.
4. Como concorrer
N.B. Não se trata de dar resposta a perguntas, mas de distinguir diferentes categorias de perguntas e criar uma pergunta inteligente para ser avaliada!
1. Procurar no local do concurso no jornal dos dias 15, 16 e 17 de Novembro exemplos de perguntas de diferentes tipos no âmbito da Física – bloco O QUÊ, bloco O COMO, bloco O PORQUÊ, bloco E SE...?.
2. Familiarizar-se com esses exemplos de perguntas (duas) em cada um dos (quatro) blocos e encontrar, se o pretender, as respectivas respostas na página web do Exploratório (www.exploratorio.pt) ou em www.publico.pt, normalmente a mais do que um nível de profundidade.
3. Pensar e escrever uma pergunta do tipo PORQUÊ (por exemplo, iniciada por POR QUE É QUE...?) ou do tipo E SE...?, no âmbito da Física, e enviá-la, junto com a indicação do seu nome, telefone, endereço electrónico e escalão em que concorre, para explora@mail.telepac.pt, ou enviar estes elementos para Exploratório – Apartado 3111 – Coimbra, de forma a serem recebidos até às 17h00 do dia 18 de Novembro.
5. Selecção e prémios
1. Um júri nacional analisará e classificará as perguntas, em cada escalão. Cada um dos membros do júri atribuirá uma classificação de 2, 4, 6, 8 ou 10 pontos, conforme a qualidade que atribua à pergunta (originalidade, imaginação, potencial de inovação, etc).
2. Constituir-se-á um pódio para cada escalão, com os 3 autores das melhores perguntas (desde que tenham obtido uma classificação média mínima de 7 pontos).
3. Os prémios serão em livros, assinaturas anuais do jornal e entrada automática no Clube de Amigos do Exploratório, com os seguintes valores para cada escalão: 1º Prémio 500 €, 2º Prémio 350 €, 3º Prémio 150 €.
Perguntas exemplo publicadas em 15 de Novembro de 2005
Perguntas do tipo “O quê”
1. O que é o efeito fotoeléctrico, cuja interpretação feita por Einstein em 1905 lhe deu o Prémio Nobel da Física em 1921?
2. A que distância está a Terra do Sol?
Perguntas do tipo “Como”
1. Como é que as portas de elevadores são controladas por células fotoeléctricas?
2. Como é que se sabe que a distância média da Terra ao Sol é 150 milhões de km?
Perguntas do tipo “Porquê”
1. Por que é que certos metais emitem electrões mais facilmente que outros quando sujeitos a luz?
2. Por que é que a Lua apresenta sempre a mesma face para a Terra?
Perguntas do tipo “E se...”
1. E se for um vidro de janela que esteja no caminho da luz de um dispositivo fotoeléctrico da porta de um elevador, será que o elevador também bloqueia?
2. E se a Lua deixasse de girar em torno da Terra, que aconteceria?
Respostas às perguntas exemplo
BLOCO “O QUÊ”
A. O que é o efeito fotoeléctrico, cuja interpretação por Einstein em 1905 lhe deu o Prémio Nobel da Física em 1921?
Emissão de electrões por certos materiais quando sobre eles incide luz, designadamente luz visível ou luz ultravioleta.
Todos os materiais têm electrões na sua constituição, atraídos aos núcleos dos átomos. Um aumento da energia desses electrões pode resultar na sua expulsão. Tal aumento de energia pode ser obtido por incidência de radiação electromagnética de energia suficiente.
A interpretação de Einstein baseia-se no conceito de unidades de energia radiante (mais tarde designadas por fotões), sendo cada uma directamente proporcional à frequência da radiação. O efeito fotoeléctrico pode, pois, ser interpretado através de uma “colisão” fotão-electrão. É necessária, contudo, uma energia mínima por fotão para a expulsão do electrão. Garantida essa condição, quantos mais fotões incidirem sobre o material (maior intensidade luminosa) mais electrões são emitidos.
B. A que distância está a Terra do Sol?
150 milhões de quilómetros.
Esta é uma distância média, pois a órbita da Terra não é rigorosamente circular: no Inverno, Portugal está a 147 milhões de km do Sol e no Verão a 152 milhões de km (Não há engano!). Trata-se de uma distância que é quase 12 mil vezes maior que o diâmetro da Terra. A segunda estrela mais próxima da Terra, a Próxima de Centauro, está cerca de 270 mil vezes mais longe que o Sol. A distância média do Sol à Terra define a chamada unidade astronómica de distância (UA).
A luz do Sol leva aproximadamente 8 minutos a chegar à Terra, já que a velocidade da luz é cerca de 300 mil quilómetros por segundo. É fácil fazer o cálculo. A Próxima de Centauro está a 4,3 anos-luz, sendo 1 ano-luz a distância que a luz percorre num ano.
BLOCO “O COMO”
A. Como é que as portas de elevadores são controladas por células fotoeléctricas?
O funcionamento das primeiras células fotoeléctricas baseia-se no efeito fotoeléctrico: luz emitida por uma pequena lâmpada actua sobre um metal fazendo-o emitir electrões. Os electrões assim emitidos constituem uma corrente eléctrica capaz de accionar mecanismos como, por exemplo, os de controlo de portas.
Hoje em dia, a expressão célula fotoeléctrica aplica-se a dispositivos com semicondutores cuja resistência eléctrica depende da luz incidente. O controlo de entrada em elevadores utiliza, preferentemente, sensores que fornecem um sinal eléctrico em resposta à intensidade luminosa.
B. Como é que se sabe que a distância média da Terra ao Sol é 150 milhões de km?
A primeira determinação parece dever-se a Aristarcos, filósofo grego do século III A.C. Foi feita, através de cálculos com triângulos rectângulos definidos por linhas imaginárias ligando o Sol, a Terra e a Lua em quarto (crescente ou minguante), ficando estabelecida uma relação aproximada entre a distância Sol-Terra e a distância Lua-Terra.
Utilizando o mesmo princípio, Hiparcos, no século II A. C, estimou a distância Sol-Terra como sendo 1142 vezes o raio da Terra, já anteriormente determinado por Eratóstenes.
O valor mais próximo do moderno deve-se a Richer e Cassini, por volta de 1670, também com base em triangulação.
Semelhante princípio foi utilizado com base no planeta Vénus, durante o trânsito deste planeta no século XVIII. O trânsito de Vénus de 2004 foi utilizado deste modo como exercício para o mesmo efeito.
O processo mais rigoroso consiste na utilização de radar e fixa a distância média em 149,597870691 milhões de km.
BLOCO “O PORQUÊ”
A. Por que é que certos metais emitem electrões mais facilmente que outros, quando sujeitos a luz?
Os átomos dos metais têm a particularidade de possuírem alguns electrões frouxamente atraídos aos respectivos núcleos, designadamente os electrões que se atribuem a níveis de maior energia. Estas características também se verificam nos metais como agregados de átomos. Por isso os metais são bons condutores eléctricos. Mas os níveis de energia dos electrões variam de metal para metal, tal como variam com a natureza dos respectivos átomos. Assim, enquanto metais como o sódio perdem electrões facilmente, bastando por exemplo juntar água, outros são mais relutantes, como o ferro e o cobre. Em particular, o metal césio, da família do sódio, emite electrões quando sujeito a luz visível, ao passo que outros metais exigem luz de maior energia, por exemplo, luz ultravioleta.
B. Por que é que a Lua apresenta sempre a mesma face para a Terra?
A Lua não é uma esfera uniforme e perfeita. Deve ter-se em conta a sua forma e estrutura, com camadas não inteiramente rígidas.
Há uma deformação relativamente pequena em que a parte virada para a Terra sofre uma maior atracção: "efeito de maré", semelhante ao que se verifica na Terra. Este efeito justifica que, actualmente, a rotação da Lua em torno de si mesma tenha a mesma duração que o seu movimento à volta da Terra: 27,3 dias. Trata-se de uma situação estável em comparação com tempos idos em que a rotação e a translação da Lua não eram sincronizadas, obrigando a que o nosso satélite estivesse sempre a deformar-se.
BLOCO “E SE...?”
A. E se for um vidro de janela que esteja no caminho da luz de um dispositivo fotoeléctrico da porta de um elevador, será que o elevador também bloqueia?
Com vidro de janela normal (transparente e incolor), toda a luz visível emitida pela lâmpada passa. A porta do elevador não bloqueia. Mas se o vidro for de cor, é porque algumas radiações que compõem a luz da lâmpada são absorvidas. Pode acontecer que sejam justamente aquelas radiações que activam a emissão de electrões do receptor por efeito fotoeléctrico ou afectam a fotocondutividade do semicondutor utilizado.
Faça a experiência, utilizando folhas de acetato ou papeis transparentes de várias cores.
B. E se a Lua deixasse de girar em torno da Terra, que aconteceria?
A Lua gira à volta da Terra porque a Terra a atrai. A Lua também atrai a Terra, com uma força de igual intensidade. Em rigor, o conjunto dos dois planetas move-se em torno do respectivo centro de massa. Mas como a massa da Lua é muito menor que a da Terra, este ponto está muito mais próximo da Terra do que da Lua (de facto está dentro da Terra a cerca de 4 mil km do centro respectivo). Um observador externo dar-se-ia conta deste movimento. No entanto, nós na Terra dizemos que é a Lua que anda em volta da Terra e não o contrário, ao passo que um observador na Lua diria que é a Terra que anda à volta da Lua. É esta uma das essências da Relatividade.
Se a força de atracção entre Lua e Terra deixasse de existir, então a Lua sairia disparada pelo espaço numa linha recta tangente à sua trajectória em torno da Terra, até, eventualmente ser afectada pela atracção de um outro astro. Isto teria várias consequências, desde a quase ausência de marés ... à diminuição de fontes de inspiração dos poetas.
Mas se a Lua pudesse parar, momentaneamente, o seu movimento em torno da Terra, então o resultado seria a sua queda vertical sobre a Terra. As consequências...nem é bom pensar!
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