segunda-feira, 28 de fevereiro de 2011

Rede social voltada para compartilhamento de material acadêmico



O ebaH! é uma rede social voltada, exclusivamente, para o campo acadêmico, e tem como principal objetivo o compartilhamento de informações e arquivos entre estudantes e professores universitários. Sim, professores, claro, também são bem vindos e é aqui que eles têm a oportunidade de se aproximarem um pouco mais de seus alunos, incentivando os estudos e complementando-os com informações adicionais.

Quanto maior o número de arquivos compartilhados, mais rica é a rede de informações disponibilizada pelo site. Por essa razão, ele é gratuito e aberto a qualquer usuário, bastando apenas que este se cadastre no site.

O objetivo do ebaH! é auxiliar no agrupamento de universitários e professores de uma mesma área profissional, de forma a facilitar o estudo dos alunos, auxiliando-os, inclusive, a formar grupos de estudos e a debater assuntos e dúvidas nos fóruns existentes em cada comunidade.

Cadastro

terça-feira, 22 de fevereiro de 2011

Força, massa e aceleração

Força, massa e aceleração
Existe uma fórmula, a segunda lei de Newton, que determina a relação entre estas três grandezas, é ela:

F=m*a


Ou seja, força é igual à massa vezes a aceleração (segunda lei de Newton).

Então um corpo de massa m que esteja sujeito a uma força F está sujeito a uma aceleração a.

Sendo:

F -medido em newtons (N)
m - em quilos (kg) (quantidade de matéria)
a- em metros por segundo ao quadrado (m/s2).

1° Exemplo
Um corpo de massa igual a 2 kg está sujeito a uma força de 4 N. Qual a aceleração que este corpo adquire?

Usando-se a fórmula citada temos que:

F = 4 N
m = 2 kg
a = ? (m/s2)

F=m*a


4=2*a


a= 2m/s²


Peso, massa e aceleração da gravidade
Todo corpo perto da terra, está sujeito a uma força (peso) e uma aceleração, logo é um caso particular da fórmula acima onde:

F = força peso (N)
m = quantidade de matéria (kg)
a = aceleração da gravidade (m/s2)

Chamaremos de P a força peso e de g a aceleração da gravidade, logo a fórmula fica:

P=m*g


Ou seja, força peso é igual à massa vezes a aceleração da gravidade (continua sendo a segunda lei de Newton).

A única novidade é que a aceleração da gravidade é constante e vale aproximadamente 9,8m/s2 na terra (vide o 3° exemplo abaixo).

2° exemplo
Eu "peso" 50 kg, o que significa isso?"

Na verdade a sua massa é de 50 kg, segundo a fórmula você pesa:

P=m*g


P=50*9,8


P= 490N


Logo o seu peso é de 450N.

3° exemplo

Quanto pesaria na lua? (Considerando 50Kg)
A aceleração da gravidade na lua é de 1,6m/s2 aproximadamente, logo:

P=m*g


P=50*1,6


P=80N


Então na lua o seu peso seria de 80N, por volta de 6 vezes menos que na terra.

  • A aceleração da gravidade na Terra ao nível do mar e à latitude de 45° ,(g) é aproximadamente igual a 9,80665m-s².



Pressão

pressão ou tensão mecânica (símbolo: p) é a força normal (perpendicular à área) exercida por unidade de área.

Formalmente,

p = \frac{F}{A}
Onde p é a pressão, F é a força, e A a área da pressão atmosférica.

pressão relativa define-se como a diferença entre a pressão absoluta e a pressão atmosférica.

Outras unidades

  • Atmosfera é a pressão correspondente a 0,760 m (760 mm) de Hg de densidade 13,5951 g/cm³ e numa aceleração da gravidade de 9,80665 m/s²



  • Bária é a unidade de pressão no sistema c,g,s e vale uma dyn/cm²



  • Bar é um múltiplo da Bária: 1 bar = 106 bárias



  • PSI (pound per square inch), libra por polegada quadrada, é a unidade de pressão no sistema inglês/americano: 1 psi = 0,07 bar ;1 bar = 14,5 psi


A tabela apresenta os valores para as transformações das unidades:
Por exemplo: 1 atm = 1,013×105 Pa










































































































AtmosferaPascalBáriaBarmilibar ou hPamm Hgm H2Okgf/cm²
Atmosfera11,01325×1051,01325×1061,013251013,25760,010,331,033
Pascal9,869×10-611010-50,017,501×10-31,020×10-41,019×10-5
Bária9,869×10-70,1110-60,0017,501×10-41,020×10-51,020×10-2
Bar0,9869100000100000011000750,110,201,020
milibar9,869×10-410010000,00110,75011,020×10-210,20
mm Hg1,316×10-3133,313331,333×10-31,33311,360×10-213,60
m H2O9,678×10-298079,807×1049,807×10-298,0673,5610,100
kgf/cm²0,9689,810×1049,810×1050,9810981,0735,810,001

Volume

Volume





volume de um corpo é a quantidade de espaço ocupada por esse corpo. Volume tem unidades de tamanho cúbicas (por exemplo, cm³, m³, in³, etc).

Sua unidade no Sistema internacional de unidades é o metro cúbico (m³). A seguinte tabela mostra a equivalência entre volume e capacidade. Contudo, não é considerado uma unidade fundamental do SI, pois pode ser calculado através dos comprimentos. A unidade mais comum utilizada é o litro.

Volume= metro cúbico, decímetro cúbico, centímetro cúbico.

Capacidade= Quilolitro, litro, mililitro.

 

Fórmulas do volume

Fórmulas comuns para o cálculo do volume de sólidos:

Cubo:
s^3 = s \cdot s \cdot s (onde s é o comprimento de um lado)
Paralelepípedo:
l \cdot c \cdot a (largura, comprimento, altura)
Cilindro:
\pi \cdot r^2 h (r = raio de uma face circular, h = altura)
Esfera:
\frac{4}{3} \pi r^3 (r = raio da esfera)
Elipsóide:
\frac{4}{3} \pi abc (abc = semi-eixos do elipsóide)
Pirâmide:
\frac{1}{3} A h (A = área da base, h = altura)
Cone:
\frac{1}{3} \pi r^2 h (r = raio do círculo na base, h = altura)
Prisma:
A \cdot h (A = área da base, h = altura)
Qualquer figura
\int A(h) dh
onde h é qualquer dimensão da figura, e A(h) é a área da intersecção perpendicular para h descrita pela função da posição ao longo de h.



Fórmulas de conversão de temperaturas / Zero absoluto










































Fórmulas de conversão de temperaturas
Conversão de para Fórmula
Grau CelsiusGrau Fahrenheit°F = °C × 1,8 + 32
Grau FahrenheitGrau Celsius°C = (°F − 32) / 1,8
Grau CelsiuskelvinK = °C + 273,15
KelvinGrau Celsius°C = K − 273,15
Grau CelsiusRankine°R = (°C + 273,15) × 1,8
RankineGrau celsius°C = (°R ÷ 1,8) – 273,15


Zero absoluto


O zero absoluto, ou zero Kelvin (0 K), corresponde à temperatura de -273,15 °C  ou -459.67 °F , 0 °Ra ou -218,52 °Ré. O zero absoluto é um conceito no qual um corpo não conteria energia alguma. Todavia, as leis da termodinâmica mostram que a temperatura jamais pode ser exatamente igual a zero Kelvin, ou -273,15 °C; este é o mesmo princípio que garante que nenhum sistema tem uma eficiência de 100%, apesar de ser possível alcançarem-se temperaturas próximas de 0 K, ou para ser mais exato, chegou-se a -273,12 °C. Ainda que alguns objetos possam ser resfriados a esse ponto, para um corpo chegar ao zero absoluto, não poderá conter energia sobre o mesmo.


Propriedades


A temperaturas extremamente baixas, nas vizinhanças do zero absoluto, a matéria exibe muitas propriedades extraordinárias, incluindo a supercondutividade, a superfluidez e condensação de Bose-Einstein. A fim de estudar tais fenômenos, os cientistas têm trabalhado na obtenção de temperaturas cada vez mais baixas. Até 2004, a temperatura mais baixa obtida para um condensado Bose-Einstein era de 450 pK, ou 4,5 ×10-12 K. Esta façanha foi realizada por Wolfggang Ketterle e colegas do MIT (A Leanhardt et al. 2003 Science 301 1513). A mais baixa temperatura já obtida foi de 250 pK, durante uma experiência de ordenação magnética nuclear no Laboratório de Baixas Temperaturas da Universidade de Tecnologia de Helsinki.

Superfluidez- consiste num estado anômalo de líquidos, de natureza quântica, que se encontram sob uma temperatura muito baixa, de tal forma que este estado apresenta as seguintes características :

  • Viscosidade nula ou quase nula (superfluidez)

  • Transmissão de calor anormalmente elevada




Condensação de Bose-Einstein- é uma fase da matéria formada por bósons a uma temperatura muito próxima do sero absoluto. Nestas condições, uma grande fracção de átomos atinge o mais baixo estado quântico, e nestas condições os efeitos quânticos podem ser observados à escala macroscópica. A existência deste estado da matéria como consequência da mecânica quântica foi inicialmente prevista por Albert Einstein em 1925, no seguimento do trabalho efetuado por Satyendra Nath bose. O primeiro condensado deste tipo foi produzido setenta anos mais tarde por Eric Cornell e Carl Wieman em 1995, na Universidade de Colorado em Boulder, usando um gás de átomos de rubídio arrefecido a 170 nanokelvins(nK).

Bósons - são partículas que possuem spin inteiro e obedecem à estatística de Bose-Einstein. Têm este nome em homenagem ao físico indiano Satyendra Nath Bose.

Em mecânica quântica o termo spin associa-se, sem rigor, às possíveis orientações que partículas subatômicas carregadas como protons, eletrons e alguns núcleos atómicos podem apresentar quando imersas em um campo magnético.

Réaumur (°Ré)- a unidade desta escala, o grau Réaumur, vale 4/5 de 1 grau Celsius e tem o mesmo zero que o grau Celsius. Seu símbolo é °R.


Rankine  ( °Ra)- Como a escala Kelvin, o 0R (Rankine) é o zero absoluto, mas as variações em graus Fahrenheit são utilizadas. Assim, a variação de um grau R equivale a variação de um grau F.

. Convertendo-se, por exemplo, 0R vale -459,67 °F.

segunda-feira, 21 de fevereiro de 2011

Estudo da área (Materiais e processos)

Área é um conceito matemático que pode ser definida como quantidade de espaço bidimensional, ou seja, de superfície. Existem várias unidades de medida de área, sendo a mais utilizada o metro quadrado (m²) e os seus múltiplos e sub-múltiplos.

Fórmulas mais usadas

Para calcular a área de algumas figuras geométricas bidimensionais (A representando a área):

Triângulo:

A=\frac{b \times h}{2} (b= base; h = altura)

Quadrado:

A = l \times l (l=lado);

Retângulo:

A = b \times h (b = base; h = altura);

Losango:

A = \frac{D \times d}{2} (D = diagonal maior; d = diagonal menor)

Trapézio:

A = \frac{B + b}{2} \times h (B = base maior; b = base menor; h = altura) Note-se que esta fórmula pode ser apresentada como :

A = M \times h, em que M é a mediana do trapézio, ou seja, M = \frac{B + b}{2}.

Círculo:

A = \pi \times r^2 (r = raio)
ou
A = \pi/4 \times d^2 (d = diâmetro)

Polígono regular qualquer:

\frac{P \times a}{2} (P = perímetro; a = comprimento do apótema)

Outra fórmula para polígonos regulares

Esta fórmula, criada por Reuel, permite calcular a área com informações básicas sobre a figura como comprimento do lado e raio (já que se trata de um polígono regular):

L . \frac{\sqrt[2]{(r^2-\frac{L^2}{4})}}{2}.\Delta L (L = Comprimento do lado da figura; r = raio; ΔL = Número de lados que a figura possui)

Uma função contínua

\int_{a}^{b} f(x)\, dx\left [ a,b \right ] = intervalo; f(x) = função definida)

Perímetro-  é a medida do contorno de um objeto bidimensional, ou seja, as somas dos lados.


Apótema- é a designação dada ao segmento de reta que partindo do centro geométrico da figura é perpendicular a um dos seus lados. Dado que a distância mínima do centro a um dos lados é medida ao longo da apótema, esta designação é por vezes usada, embora incorretamente, para designar essa distância.

Fórmula:

Num qualquer n-polígono regular com apótema a, raio do círculo circunscrito r e comprimento de um dos

lados l, tem-se que:

a=\frac{l}{2\tan(\pi/n)}=r\cos(\pi/n)

[caption id="" align="alignnone" width="220" caption="Apótema de um hexágono"] [/caption]





domingo, 20 de fevereiro de 2011

LED (Light Emitting Diode, ou Diodo Emissor de luz)

O LED é um díodo semicondutor (P-N) que quando sujeito a energia emite luz visível.
A luz é monocromática e é produzida pelas interações energéticas dos elétrons.
O processo de emissão de luz pela aplicação de uma fonte elétrica de energia é chamado eletroluminescência. Em qualquer junção P-N polarizada diretamente, dentro da estrutura, próximo à junção, ocorrem recombinações de lacunas e elétrons.



Identificação e Ligações do LED


Um LED deve ser ligado de forma correta, o circuito de ligação deve ter  (+)  para o anodo e  o (-) para o cátodo. O cátodo é a ponta mais curta e deve ter um corte no lado da cápsula do LED. Se olharmos para o interior do led o cátodo é o eletrodo maior (embora não seja uma forma ideal de identificação, pode ser utilizada).

Os leds podem ficar danificados por ligação incorreta ou na soldagem. O risco a soldar é baixo exceto se demorar um certo tempo). Não são necessárias precauções especiais para soldar a maior parte dos leds.


Testar LED


NUNCA LIGAR UM LED DIRETAMENTE À FONTE DE ALIMENTAÇÃO!

O led destruirá-se  quase  que instantâneamente, demasiada corrente passará na junção e queimará.

Um led deverá ter uma resistência em série para limitar os parametros de funcionamento para valores corretos, no entanto, se desejar testar um led, pode-se utilizar uma resistência de 1K se a alimentação for até 12 volts. Não esquecer de ligar os terminais corretamente (Anodo, cátodo).



Leds em paralelo


Ligar leds em paralelo com apenas uma resistência de carga, não é uma boa ideia.
Se os led's necessitarem de uma voltagem de funcionamento diferente apenas o led de menor voltagem acenderá e possivelmente ficará destruído. Se os leds forem idênticos podem ser ligados em paralelo. Este tipo de ligação raramente oferece benefícios, é preferivel e aconselhável usar cada um dos leds com a sua resistência limitadora.


Ligação de leds em série


Os leds podem ser ligados sem problemas, em série.


Características de alguns leds



 


 


 

Retificação de ondas

Retificação de ondas

Retificador é um dispositivo que permite que uma tensão ou corrente (CA) (normalmente senoidal) seja retificada, sendo transformada em contínua. Existem vários processos e  tipos de retificação. Considerando o mais comum das retificações, a transformação de uma corrente alternada senoidal em corrente contínua. Podemos ter:



Retificação de meia onda ou uma retificação de onda completa.

Retificação de Meia Onda

Considerando o circuito :
Supondo que se trata de um diodo ideal, comportando-se por isso como um interruptor fechado nas arcadas positivas da senóide, e como um interruptor aberto nas negativas.


Concluí-se que o circuito elimina as alternâncias negativas da tensão de entrada, verificando-se na saída apenas metade do sinal de entrada.











Corrente média e tensão média em um retificador de meia onda:


A frequência da corrente contínua pulsante é igual a da tensão alternada de entrada, onde a tensão média e a corrente média se obtém com as seguintes fórmulas.
Im = Imáx / 3,14
Vm = Vmáx / 3,14
Im = corrente média (Ampèr) Imáx = corrente de pico (Ampèr);
Vm = tensão máxima (Volts) Vmáx = tensão máxima (Volts);
p= 3,14.

Retificação de Onda Completa


Colocando uma ponte retificadora de 4 diodos, obtemos uma retificação de onda completa, com as arcadas positivas.

Corrente média e tensão média em um retificador de onda completa

A frequência sobre a carga é o dobro da frequência da tensão alternante de entrada.
Im = ( 2 * Imáx ) / 3,14
Vm = ( 2 * Vmáx ) / 3,14


Como transformar em Corrente Contínua


Como podemos observar, para obter uma corrente contínua temos de preencher os espaços entre as senóides.  Para isso temos de filtrar a corrente alterna usando um condensador.


Esta é a base dos circuitos retificadores usados para transformar corrente elétrica alternada em corrente contínua.

Ponte Retificadora




Denomina-se ponte retificadora ao conjunto de quatro díodos que ao receberem tensão alterna nos díodos de entrada separa os pulsos positivos e negativos na saída permitindo retificação de onda completa. A entrada de CA (corrente alterna) tem uma saída polarizada.



Modelos de Pontes retificadoras










sexta-feira, 18 de fevereiro de 2011

Resistência dos materiais- Beer,F.P .pdf



Líder no ensino-aprendizagem da mecânica para engenharias, este clássico confirma o padrão de excelência desenvolvido pelos autores em todo o texto, com uma abordagem racional e lógica e o uso de modelos simplificados. O texto está dividido em unidades com seções teóricas, exemplos, problemas resolvidos e problemas propostos que ilustram e ajudam na compreensão dos princípios da mecânica dos materiais.

OBS: Até pág 112.

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Extraindo hidrogênio da água

Engenheiros da Universidade Purdue, Estados Unidos, desenvolveram uma técnica que utiliza uma liga de alumínio para extrair hidrogênio da água. O hidrogênio pode então ser utilizado para abastecer células a combustível e até mesmo motores de combustão, em substituição à gasolina.  

O método elimina a necessidade de se armazenar e transportar o gás - dois grandes desafios no caminho da criação da economia do hidrogênio, quando se espera que a economia poderá deixar de lado os combustíveis fósseis e queimar hidrogênio, que produz apenas água como sub-produto.

Extração de hidrogênio

"O hidrogênio é gerado sob demanda, de forma que você somente produz a quantidade que você necessita," diz o professor Jerry Woodall, inventor do novo processo de extração do hidrogênio.

O hidrogênio é produzido espontaneamente quando a água é adicionada a pedaços de uma liga de alumínio e gálio. "Quando a água é adicionada, o alumínio na liga sólida reage porque ele tem uma forte atração com o oxigênio da água," diz Woodall. A reação quebra a molécula de água - o oxigênio reage com o alumínio, gerando um óxido e o hidrogênio é liberado.

O gálio é um elemento crítico no processo porque ele impede a formação de uma camada de óxido na superfície da liga de alumínio, como acontece normalmente. Essa camada, que acaba por revestir o material, impedindo que o oxigênio da água continue reagindo com o alumínio, parando o processo de geração de hidrogênio.

Alumina

O gálio não é consumido no processo, agindo apenas como catalisador. Isso significa que ele pode ser reaproveitado continuamente. Este é um ponto importante na viabilização econômica da nova tecnologia, já que o gálio é um metal caro. Outra vantagem é que o gálio necessário não precisa ser de alta pureza, como aquele utilizado na indústria eletrônica.

Outro sub-produto do processo é a alumina, ou óxido de alumínio. A alumina é um material intermediário entre a bauxita - o minério de alumínio - e o alumínio puro. Isso significa que esse resíduo poderá ser facilmente reciclado pela própria indústria de alumínio.

O processo foi licenciado e será explorado pela empresa emergente AlGalCo LLC.

Molibdenita supera silício e grafeno na eletrônica

[caption id="attachment_60" align="aligncenter" width="300" caption="Este modelo digital mostra como a molibdenita pode ser integrada para formar um transístor.[Imagem: EPFL"]"][/caption]
Sucessor do silício?
Seu nome é molibdenita e pouca gente na indústria eletrônica já havia prestado atenção nesse mineral barato e bastante abundante.

Agora, cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, descobriram que a molibdenita não apenas é um material semicondutor como também supera o silício por um estonteante fator de 100.000.

E, segundo eles, talvez seja melhor rever as apostas no grafeno como sucessor do silício: a molibdenita supera também a sensação da nanotecnologia no momento.

Molibdenita

Quimicamente, a molibdenita é um dissulfeto de molibdênio, criada pela união de dois átomos de enxofre e um de molibdênio - seu símbolo químico é MoS2. Abundante na natureza, este mineral tem sido usado em ligas de aço e como aditivo em lubrificantes. Isso porque suas características físicas e seu comportamento é muito similar ao do grafite, formado por folhas sobrepostas que se soltam facilmente.

Tanto que a "técnica" usada pelos cientistas para coletar sua folha monocamada de molibdenita foi a mesma que os ganhadores do prêmio Nobel de física usaram para coletar o grafeno: um pedaço de fita adesiva é pressionada sobre o cristal bruto do mineral e pronto - lá está o seu novo material revolucionário.

O grafeno tem sido estudado para inúmeras aplicações desde a sua descoberta, e os transistores de grafeno estão entre os mais rápidos do mundo - veja, por exemplo, transístor de grafeno bate recorde mundial de velocidade. Mas a molibdenita nunca havia sido estudada em detalhes com vistas a aplicações em eletrônica.

100.000 vezes melhor do que o silício

"[A molibdenita] é um material bidimensional, muito fino e fácil de usar em nanotecnologia. Ele tem potencial real para a fabricação de transistores muito pequenos, diodos emissores de luz (LEDs) e células solares," afirmou Andras Kis, um dos autores da descoberta.

O grupo comparou as vantagens desse "material redescoberto" com o silício, o material padrão da eletrônica, e com o promissor grafeno.

Uma das vantagens da molibdenita é que ela é menos volumosa do que o silício: "Em uma folha com 0,65 nanômetro de espessura de MoS2, os elétrons podem se mover tão facilmente quanto em uma folha de silício de 2 nanômetros de espessura," explica Kis.

Segundo ele, atualmente não é possível fabricar uma folha de silício tão fina quanto uma monocamada de MoS2.   Outra vantagem da molibdenita é que ela pode ser usada para fabricar transistores que consomem 100.000 vezes menos energia do que os transistores atuais de silício - um cálculo feito quando os dois estão energizados, mas em estado de espera.

[caption id="attachment_50" align="alignright" width="300" caption="Este é um cristal de molibdenita, onde se pode observar sua estrutura em forma de camadas sobrepostas e facilmente destacáveis. [Imagem: Karelj/Wikipedia"]"][/caption] 

Melhor do que o grafeno?

Finalmente, a chamada bandgap - a diferença de energia entre os elétrons da camada de condução e da camada de valência - da molibdenita é de meros 1,8 elétron-volt, o que a torna ideal para uso em transistores.Esse hiato entre as camadas, ou bandas, é uma forma que os físicos usam para representar a energia dos elétrons em um determinado material. Os semicondutores possuem espaços "vazios", sem elétrons, entre essas bandas - estes são os chamados hiatos de banda, ou bandgaps.A largura desse hiato é crítica para o desempenho de um material semicondutor porque, se ela não for nem muito estreita e nem muito larga, alguns elétrons podem saltar sobre ela.Isso dá um grande nível de controle sobre o comportamento elétrico do material, que pode ser ligado e desligado mais fácil e mais rapidamente. Esse ligar e desligar resulta na chamada velocidade de chaveamento do transístor - quanto mais veloz, mais rápidos serão os chips construídos com eles.E é aí que a molibdenita supera o grafeno.Apesar de ter propriedades suficientes para ser considerado pela maioria dos cientistas como o material eletrônico do futuro, o grafeno não possui uma "bandgap", sendo necessário usar alguns truques para fazê-lo operar em níveis interessantes para a eletrônica -

Transístor de molibdenita

O transístor de molibdenita construído pelos pesquisadores nasceu quando a fita adesiva que coletou o novo material foi pressionada sobre uma pastilha de silício dopada com uma camada de 270 nanômetros de SiO2.O nanotransístor também utiliza uma camada de 30 nanômetros de óxido de háfnio, um material de elevada constante dielétrica (high-k) que tem-se tornado o "ingrediente milagroso" dos transistores mais modernos.

Bibliografia:

Single-layer MoS2 transistors
B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis
Nature Nanotechnology
30 January 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2010.279

 
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