O que é um Elétron?

Dra. Amira Val Baker, Astrofísica da Resonance Science Foundation

Todo mundo sabe o que é um elétron – certo? Surpreendentemente, a resposta é não – ninguém sabe realmente o que é.

Se você perguntar a qualquer estudante do ensino médio o que é um elétron, eles provavelmente dirão que é uma partícula subatômica com carga negativa e que atua como o principal transportador de eletricidade. Esta resposta é de fato correta – entretanto, não revela a verdadeira natureza de sua realidade.

Essa questão fundamental tem sido a força motriz para grande parte da física moderna – e eventualmente levou ao desenvolvimento da teoria quântica de campos – ainda não estamos mais perto de encontrar uma resposta.

Para responder a essa pergunta, você pensaria que o primeiro passo seria observá-la. No entanto, é mais fácil falar do que fazer. Os elétrons são simplesmente pequenos demais para que possamos observar – a menor coisa que podemos observar é um átomo, e mesmo isso não é com um microscópio tradicional. Na verdade, usamos elétrons para observar átomos. Este método de observação funciona usando um feixe de elétrons acelerados como fonte de iluminação – permitindo-nos observar objetos um milhão de vezes menores que um cabelo humano (~ 0,1 nm), o que é apenas o suficiente para “visualizar” átomos individuais.

Portanto, não podemos observar um elétron, porém podemos observar seu comportamento, mais especificamente sua energia. Atualmente, isso é feito com armadilhas Penning – um dispositivo especial desenvolvido na década de 1970 com o objetivo de capturar partículas por longos períodos de tempo para que medições precisas pudessem ser feitas. A armadilha Penning funciona aplicando uma sobreposição de um forte campo magnético homogêneo, proporcionando confinamento radial, e um campo quadrupolo eletrostático fraco, proporcionando confinamento axial.

A freqüência do cíclotron – que é a freqüência do movimento circular da partícula carregada perpendicular ao campo magnético – é proporcional à razão carga-massa. Íons com a mesma razão carga / massa sofrerão a mesma deflexão. Se medirmos a quantidade de deflexão experimentada na armadilha Penning e compará-la com a quantidade de deflexão experimentada por um íon de massa bem definida, por exemplo, carbono-12, então a massa da partícula desconhecida pode ser determinada.

O que é importante notar é que, quando fazemos essa medição da energia, estamos na verdade fazendo uma medição de um único íon (ou seja, um elétron ao redor de um núcleo central) – não de um único elétron.

Então, se não podemos ver o elétron, como o descobrimos?

O elétron foi descoberto em 1879 por JJ Thompson quando investigava o brilho intenso observado em uma tela fosforescente quando uma alta voltagem é aplicada em dois eletrodos em um tubo parcialmente evacuado – um tubo de raios catódicos. Esses ‘raios’ ou ‘feixes de partículas’ são conhecidos como raios catódicos, pois se originam do cátodo.

Para investigar suas propriedades, campos magnéticos transversais e elétricos foram aplicados, e em cada caso resultou na deflexão do raio catódico para o positivo e para longe do negativo indicando que eles são de carga negativa. Outras experiências permitiram que Thompson determinasse a relação massa-carga das partículas de raios catódicos, que se descobriu serem muito menores do que a de qualquer átomo conhecido. Thompson também ficou intrigado se o cátodo era a fonte das partículas e, portanto, mudou o material e descobriu que as propriedades do raio catódico permaneciam constantes, independentemente do material do cátodo de onde se originavam. De todos esses experimentos, Thomson concluiu que o elétron era uma partícula que constituía toda a matéria e acabou com a ideia de que o átomo era a menor partícula.

Vários modelos foram propostos que explicaram esta nova compreensão do átomo

O primeiro foi proposto pelo próprio Thompson, que ele derivou da observação de que os elétrons têm carga negativa e, portanto, para formar um átomo neutro, deve haver uma fonte de carga positiva para equilibrar os elétrons. Ele então sugeriu que um átomo é composto de elétrons cercados por uma sopa de carga positiva. Isso ficou conhecido como o modelo do pudim de ameixa com as ameixas carregadas negativamente cercadas por pudim carregados positivamente.

No entanto, o modelo do pudim de ameixa foi mais tarde considerado incorreto quando Ernest Rutherford realizou seus famosos experimentos com folhas de ouro junto com Geiger e Marsden, nos quais ele bombardeou uma fina folha de ouro com partículas alfa (+ ve carregadas) e descobriu que a maioria dos as partículas passaram pela folha e apenas uma pequena porcentagem das partículas foi desviada. Rutherford concluiu que a massa de um átomo estava concentrada em seu centro e propôs um modelo com um núcleo central positivo rodeado por elétrons carregados negativamente.

Este modelo foi desenvolvido com a ajuda de Niels Bohr, mas em vez de os elétrons serem distribuídos aleatoriamente, ele propôs que eles existiam em orbitais – orbitando o núcleo positivo central análogo a planetas orbitando um núcleo / estrela central. Nesta foto, os elétrons são considerados fontes estendidas, como bolas de “bilhar” ou “planetas”, ocupando um nível de energia discreto – ou orbital.

Agora, com qualquer modelo, devemos ser capazes de explicar o que estamos observando. Então, quando uma análise espectral do hidrogênio foi feita – isto é, quando a luz emitida por um gás hidrogênio passa e é refratada por um prisma – linhas de emissão discretas são observadas. No modelo de Bohr, essas linhas de emissão são explicadas pela transição de elétrons entre orbitais – então, quando a energia da luz é absorvida pelo elétron, ele passa para um nível de energia mais alto – esse nível de energia mais alto é excitado e, portanto, não é tão estável quando relaxando de volta a um estado estável, ele emite um fóton à medida que cai para um nível de energia inferior – e é esse fóton emitido que é observado.

No entanto, o modelo de Bohr só foi capaz de explicar os espectros de emissão para hidrogênio ou outros átomos de elétron único como o hélio ionizado. Para átomos multieletrônicos, a análise espectral mostrou muito mais linhas de emissão discretas que não puderam ser explicadas pelo modelo de Bohr.

É aí que o modelo quântico assumiu o controle, que em vez de explicar o elétron como fontes estendidas em órbitas discretas, ele trata o elétron e o pósitron como partículas pontuais sem estrutura interna. Ao contrário do modelo de Bohr, os elétrons não existem em órbitas definidas com precisão e, em vez disso, tudo o que se sabe sobre essas partículas pontuais é sua provável distribuição ao redor do átomo – geralmente chamada de nuvem de elétrons. O modelo de nuvem de elétrons foi desenvolvido em 1926 por Erwin Schrödinger e Werner Heisenberg e pode ser explicado em termos de uma onda de probabilidade – especificamente a equação de onda de Schrodinger – onde os estados ou ‘orbitais’ que um elétron pode ocupar em um átomo é análogo àquele de uma onda estacionária.

No modelo quântico, esses estados, ou orbitais, dependem de um conjunto de números quânticos, por exemplo, o número quântico principal n, o número de momento angular l, o número magnético m e o número de spin s. As diferentes formas e tamanhos dessas distribuições / orbitais de probabilidade podem ser exploradas .

São esses diferentes números quânticos que definem a posição e o momento em termos de uma nuvem de probabilidade e descrevem as linhas de emissão que não foram contabilizadas no modelo de Bohr. Da mesma forma, o modelo quântico foi estendido para explicar as linhas de emissão que ocorrem devido a um campo magnético externo e / ou devido a interações com o vácuo quântico.

No entanto, embora este modelo seja muito bem-sucedido e possa explicar o que o modelo de Bohr não consegue – ele ainda não explica o elétron e de onde vem a sua massa.

Na verdade, em ambos os modelos, a massa não é derivada dos primeiros princípios e, em vez disso, só é conhecida empiricamente.

A definição padrão para a massa do elétron é, portanto, geralmente dada em termos da constante de Rydberg (uma constante que relaciona as linhas de emissão à energia)

Então, como revelamos a natureza ou estrutura de um elétron?

Para que surja uma imagem mais clara do elétron, talvez seja a hora de ter uma
visão quantizada do universo do muito pequeno ao muito grande. O modelo holográfico generalizado introduzido por Nassim Haramein oferece tal visão – e é tudo sobre as unidades de Planck – definindo o bit de informação quantizada fundamental, ou voxel, do universo.

Neste modelo, que expande o trabalho dos físicos David Bohm, Jacob Bekenstein, Stephen Hawking e Gerard ‘t Hooft, a energia – ou informação – de qualquer sistema esférico é proporcional ao número de unidades esféricas de Planck (PSUs) ou voxels dentro o volume esférico (entropia de volume) e o número de voxels disponíveis no horizonte da superfície esférica (entropia de superfície). Esta relação holográfica entre o interior e o exterior define a densidade de massa-energia do sistema, enquanto o inverso define a massa expressa pelo sistema em qualquer dado momento – ou conforme descrito por David Bohm, o desdobrado e o envolto, respectivamente.

A questão é – essa abordagem pode ser estendida ao elétron? O primeiro passo para responder a esta pergunta é considerar a extensão espacial do elétron e o volume de informação que ele contém. No entanto, a extensão espacial do elétron não foi definida de forma conclusiva – então, que raio usamos?

A abordagem holográfica generalizada vê a massa emergindo da estrutura da escala granular de Planck do espaço-tempo em termos de um potencial de transferência de informação de superfície para volume, que diminui com o aumento do raio. Portanto, se começarmos com a premissa de que uma nuvem de elétrons pode ser considerada como um campo coerente de informações de ‘elétrons’, então, em vez de pensar no elétron como um sistema separado, o elétron pode ser pensado como uma nuvem de energia potencial que se estende espacialmente de o próton até o raio onde o volume envolve a nuvem de elétrons de um átomo de hidrogênio de Bohr.

Quando utilizamos esta abordagem, encontramos uma solução de massa do elétron em termos da razão holográfica superfície-volume – o potencial de transferência – e uma massa equivalente à massa do elétron medida experimentalmente,

Desenvolve-se uma imagem na qual a estrutura do átomo de Bohr e a carga e massa do próton e do elétron são consequências da dinâmica do spin no comportamento co-movente da estrutura granular do espaço-tempo à escala de Planck. Portanto, agora temos um modelo físico que nos dá uma compreensão mais profunda da natureza do elétron e dá a massa correta!

Da mesma forma, quando estendemos este modelo para raios sucessivamente menores – raios atômicos – encontramos a massa para o número total de elétrons em cada elemento.

A solução dá uma visão clara da estrutura de todos os átomos da tabela dos elementos, em termos da nuvem de elétrons sendo composta de flutuações quânticas de vácuo na escala de Planck. Como resultado, uma elucidação da fonte da constante de estrutura fina, a constante de Rydberg e a razão de massa próton-elétron é determinada em termos de energia de vácuo.

Assim, a partir da estrutura da escala granular de Planck do espaço-tempo, a abordagem holográfica generalizada nos dá a massa de um buraco negro, a massa do próton e agora a massa do elétron. ^Fonte

Detalhes deste trabalho: O elétron e a solução de massa holográfica. Val Baker, AKF, Haramein, N. e Alirol, O. (2019). The Electron and the Holographic Mass Solution, Physics Essays, Vol. 32, páginas 255-262

Campos Elétricos e Magnéticos

Segundo o Dicionário Houaiss, magnetismo “é o conjunto de fenômenos associados às
forças produzidas entre circuitos em que há uma corrente elétrica, ou entre magnetos.”

ANOMALIA DO CAMPO MAGNÉTICO SOBRE O BRASIL

Campo Magnético

Campo Magnético é a concentração de magnetismo que é criado em torno de uma carga magnética num determinado espaço.

É o ímã que cria o campo magnético, da mesma forma como é a carga elétrica e a massa que, respectivamente, criam os campos elétrico e gravitacional.

Isso pode ser mostrado através da imagem de um vetor, um ímã, que é representado pelo vetor B. As linhas de indução partem dos vetores de indução magnética e dirigem-se do polo norte para o polo sul.

T, de Tesla é a unidade internacional de campo magnético.

Linhas do Campo Magnético

As linhas do campo magnético são tangentes, ou seja, elas não podem ser cortadas. Além disso, elas são curvas porque tem origem por mais do que uma massa. Isso porque os ímãs são dipolos e os seus polos – norte e sul – não podem ser separados.

Campo Magnético da Terra

Conhecido como campo geomagnético ou magnetosfera, o campo magnético terrestre surge do seu núcleo externo e pode ser percebido em toda o planeta.

Sua descoberta, uma das mais antigas, data do século XVI e foi feita por Willian Gilbert (1544-1603). Quando o físico reparou que as bússolas apontavam sempre para o norte, concluiu que, tal como um ímã, a Terra possuía os polos norte e sul.

O campo magnético terrestre protege a Terra da radiação solar, como se fosse um escudo, e é ele que torna possível viver nesse planeta.

Campo Eletromagnético

Campo eletromagnético é a concentração das cargas elétricas e magnéticas. Fenômeno estudado pela Física, a ligação entre eletricidade e magnetismo foi entendida e comprovada pelo físico James Clark Maxwell (1831-1879).

No campo eletromagnético, as cargas movimentam-se como ondas e, assim, são chamadas de onda eletromagnéticas. Exemplo disso é a luz. ^{Leia mais}

Saiba tudo sobre o tema:

• Ímã
• Força Magnética
• Grandezas Vetoriais
• Fórmulas de Física
• Lei de Faraday
• Nikola Tesla

Magnetismo

Magnetismo é a propriedade de atração e repulsão de determinados metais e ímãs, que apresentam um polo positivo e outro negativo, caracterizados pelas “forças dipolo”.

Dessa forma, a propriedade chamada de “dipolo magnético” informa que os polos iguais se repelem e os polos opostos se atraem. ^{Leia Mais}

Eletromagnetismo

Eletromagnetismo é o ramo da física que estuda a relação entre as forças da eletricidade e do magnetismo como um fenômeno único. Ele é explicado pelo campo magnético.

Origem

Michael Faraday (1791-1867) descobriu os efeitos elétricos produzidos pelo magnetismo. Através desses efeitos, chamados de indução eletromagnética, ele explicou a natureza e as propriedades dos campos magnéticos.

Faraday explicou que o campo magnético é produzido pelas cargas elétricas geradas a partir do atrito entre os corpos que, por sua vez, sofrem atração ou repulsão.

A ligação de um campo elétrico com um campo magnético produzem um campo eletromagnético

É o mesmo que dizer que é possível gerar energia movimentando um ímã próximo a um indutor ou um condutor. Esse movimento faz com que os elétrons se movimentem, resultando em tensão elétrica, ou energia eletromagnética.

Isso acontece em decorrência da polaridade existente à matéria de qualquer corpo: carga positiva (próton), carga negativa (elétron) e carga neutra (nêutron).

O local onde essa força está concentrada é chamado de campo elétrico.

A força das cargas elétricas é calculada através da Lei de Coulomb. Além dessa lei, o entendimento acerca do campo magnético desencadeou muitas descobertas referentes à eletricidade.

Mas foi James Clark Maxwell (1831-1879) que conseguiu reunir o conhecimento existente acerca da eletricidade e do magnetismo. ^{Leia mais}

Fontes de energias são recursos naturais usados pelos seres humanos para criação de energia geralmente usada nas atividades do dia a dia. Essas energias podem ser renováveis, quando os recursos usados não acabam com o uso, e não renováveis, que acabam com o uso e são consideradas combustíveis fósseis. As energias renováveis são provenientes da água, do Sol, do vento, da biomassa etc. Já as não renováveis são o petróleo, o gás natural e o carvão mineral.

O Brasil faz uso dessas energias, tanto as não renováveis, como o petróleo e gás natural, quanto as limpas, como a elétrica, eólica, solar, entre outras. Essas fontes de energia apresentam diversas vantagens e desvantagens. Elas podem ser limpas, ou seja, não destruir ou impactar o meio ambiente, e até mesmo renovar-se com seu uso. No quesito desvantagens, cita-se o valor inicial de investimento, que, na grande maioria da vezes, é de alto custo.

Tipos de fontes de energia

As fontes de energia são recursos naturais utilizados pelos seres humanos para a criação de energia. Essa energia é utilizada em atividades do cotidiano ligadas à vida humana, como a eletricidade usada em:

• moradia
• fábricas
• comércio
• energia nas indústrias
• veículos, entre outros

As fontes de energia podem ser de dois tipos: renováveis e não renováveis. As energias renováveis ou energia limpa são aquelas que se renovam naturalmente no meio ambiente, podemos citar a energia produzida por:

• vento
• Sol
• água, para energia hidrelétrica e maremotriz
• biomassa
• geotérmica

Essas energias não são produzidas pelos seres humanos, e sim pelo próprio planeta Terra.

Energias solar e eólica são consideradas limpas e renováveis.

Por outro lado, temos as energias não renováveis, que recebem esse nome porque não se renovam no meio ambiente, elas são bastante conhecidas e usadas no dia a dia, são elas:

• petróleo
• carvão mineral
• gás natural
• energia nuclear

O petróleo é uma fonte de energia não renovável.

Fontes renováveis de energia

As fontes renováveis de energia são aqueles recursos naturais que não se esgotam com seu uso, ou seja, renovam-se ao longo do tempo naturalmente. As energias renováveis são consideradas limpas por não serem poluentes e causarem poucos impactos ambientais. Em alguns casos, esses impactos são pequenos, e, em outros, não há impacto no meio ambiente, como no caso da produção de energia solar e eólica.

Algumas dessas fontes são permanentes, como o vento ou a luz solar, outras podem acabar, dependendo de como são usadas diariamente, como a água.

• Energia eólica: é gerada pela ação do vento. A força dos ventos movimenta turbinas de aerogeradores, que, por sua vez, fazem com que a energia mecânica seja convertida em energia elétrica.
• Energia solar: é produzida pela captação dos raios solares, através de painéis fotovoltaicos, que convertem o calor em energia elétrica, e painéis térmicos, que utilizam o calor solar para aquecer a água.
• Energia hidrelétrica: é criada pela força da água dos rios, que movimentam as turbinas para a geração de eletricidade. É comum em regiões de rica hidrografia e relevo de planaltos.
• Energia maremotriz (mar): é adquirida por meio da construção de turbinas nos mares, que são movimentadas pela força da água, e assim gera-se a energia elétrica.
• Biomassa: é adquirida pela queima de substâncias de origem orgânica, ocorre com a combustão de lenha, bagaço de cana, resíduos agrícolas e excrementos animais. Os biocombustíveis são considerados biomassa por serem produzidos com base em vegetais de origem orgânica, como a cana-de-açúcar (caso específico do etanol).
• Energia geotérmica: é o aproveitamento do calor do interior da Terra. O calor da Terra é transformado em eletricidade, nas usinas geotérmicas ou geotermais.

Leia mais sobre essas importantes fontes energéticas em: Fontes renováveis de energia.

Fontes não renováveis de energia

As fontes não renováveis de energia são aquelas que não se renovam rapidamente no meio ambiente, sendo consideradas combustíveis fósseis, ou seja, seu uso é altamente poluente e causa grandes impactos no meio ambiente.

As energias não renováveis são provenientes de reações químicas naturais, realizadas no interior da crosta terrestre, exclusivamente em rochas sedimentares, e são provenientes de matéria orgânica, por isso recebem o nome de combustíveis fósseis. São elas o petróleo, o carvão mineral e o gás natural. Esses elementos demoraram centenas de milhares de anos para ser produzidos.

Eles são utilizados na indústria por sua alta capacidade de combustão, como o carvão mineral, cuja queima gera energia para a produção de bens industrializados. O petróleo, por sua vez, é mais usado como combustível dos veículos automotivos e matéria-prima de diversos tipos de indústrias. Já o gás natural é usado como combustível de veículo e também no meio doméstico, com o gás de cozinha.

A energia nuclear é adquirida pela quebra ou fissão do núcleo atômico, em usinas nucleares. Essa energia não se renova, pois um núcleo quebrado não retorna ao seu estado original. Outro fator que devemos considerar é a alta radioatividade liberada após a quebra do núcleo, isso, além de ser altamente nocivo à saúde de qualquer ser vivo, pode promover acidentes graves, como explosão de usinas nucleares (caso de Chernobyl).

Fontes de energia no Brasil

O consumo de energia no Brasil representa 2% do consumo mundial, e a nossa principal matriz energética é a hidrelétrica. Atualmente, cerca de 90% da energia consumida no Brasil são provenientes das hidrelétricas. Hoje o país possui 433 hidrelétricas em funcionamento, e sua capacidade instalada de hidroeletricidade é de cerca de 70.000 megawatts (MW, milhões de watts). 23 dessas usinas hidrelétricas têm capacidade maior do que 1.000 MW, representando mais de 70% da capacidade total instalada.

O país também conta com outras fontes de energia em desenvolvimento, como a produção de energia eólica, bastante desenvolvida no Nordeste do Brasil, com destaque para:

• Rio Grande do Norte (4.066 MW e 151 usinas)
• Bahia (3.951 MW e 153 usinas)
• Ceará (2.045 MW e 79 parques)

O Brasil também é considerado autossuficiente em petróleo, desde a descoberta do pré-sal, explorado pela Petrobrás, empresa estatal responsável por sua extração, refino e distribuição. As principais bacias petrolíferas são:

• Bacia de Campos, a maior do Brasil
• Bacia de Santos
• Bacia do Espírito Santo
• Bacia do Recôncavo Baiano

Os biocombustíveis mais utilizados no país são: o etanol (álcool), o biogás e o biodiesel. Apesar de serem considerados energias limpas, impactam o meio ambiente com o plantio de produtos que são a base da sua produção, como a cana-de-açúcar, usada na produção do etanol. O Brasil é hoje um dos maiores produtores mundiais de etanol e faz uso do produto nas suas frotas automotivas.

Acesse também: Matriz energética brasileira – conjunto de recursos energéticos usados no Brasil

O bioetanol é produzido com base na cana-de-açúcar.[1]

Vantagens e desvantagens das fontes de energia

O uso das energias renováveis e não renováveis apresenta diversas vantagens e desvantagens do ponto de vista ambiental, econômico e social. Vamos conhecer um pouco delas.

Vantagens das energias renováveis:

• Podem ser consideradas inesgotáveis em relação aos combustíveis fósseis;
• Seu impacto ambiental é menor do que o provocado pelas fontes de energia com origem nos combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás);
• Oferecem menos riscos à saúde do que a energia nuclear;
• Permitem reduzir as emissões de CO2, contribuem para a diminuição do aquecimento global;
• Promovem menor dependência energética em relação aos combustíveis fósseis;
• Conferem autonomia energética a um país, uma vez que a sua utilização não depende da importação de combustíveis fósseis.

Já as desvantagens das fontes de energia são:

• Combustíveis fósseis são altamente poluentes e figuram entre as principais causas do aquecimento global;
• Custos elevados de investimento e infraestruturas apropriadas;
• Energia da biomassa: a combustão da biomassa não é limpa, libera gases do efeito estufa;
• Energia hidrelétrica: causa área de alagamento, afeta populações ribeirinhas e microambientes;
• Energia solar: os custos iniciais são muito elevados;
• Energia das ondas: possível somente em região litorânea;
• Energia eólica: custo inicial das turbinas é muito elevado e muito barulho é produzido.

Transformação das fontes de energia

As fontes de energia são encontradas na natureza, e para tornarem-se consumíveis, precisam passar pelo processo de transformação. Esse processo exige trabalho, tecnologias e técnicas modernas para que possamos fazer uso do recurso.

A água, enquanto fonte de energia, é transformada em energia por meio das hidrelétricas e usinas de energia maremotriz, que, com a força da substância, fazem as turbinas movimentarem-se, gerando a eletricidade. Fato semelhante acontece com a energia solar, pois utiliza-se painéis fotovoltaicos e térmicos para captação do calor e temperatura, e assim transformá-lo em energia.

No caso da biomassa, usa-se qualquer matéria orgânica (como cana, bagaço de cana, mamona etc.) para queima ou produção de energia ou subproduto usado como combustível ou energia.

Nas refinarias de petróleo, o produto natural é transformado em gasolina, diesel, e outros subprodutos, como óleo, para uso nas indústrias e no dia a dia. Nas usinas termoelétricas, realiza-se a queima do carvão mineral e do petróleo para a produção de energia, e nas coquerias, o carvão mineral é transformado em coque, produto empregado para aquecer altos fornos da siderurgia e de indústrias.

Resumo sobre as fontes de energia

• Fontes de energia são recursos naturais ou artificiais utilizados pelos seres humanos para a criação de energia.
• Fontes renováveis são aquelas consideradas energia limpa, que se renova naturalmente no meio ambiente. Ex: solar, eólica, maremotriz e geotérmica.
• Energias renováveis ou energias limpas causam pouco ou nenhum impacto ambiental.
• Fontes não renováveis são as energias que não se renovam na natureza e são consideradas poluentes. Ex: petróleo, gás natural e carvão mineral.
• A energia nuclear é considerada não renovável por ser altamente poluente e radioativa.
• Energias não renováveis são altamente poluentes.
• A energia proveniente das hidrelétricas (água) representa 90% do consumo no Brasil.

Campos Elétricos e Magnéticos

Em 2009, a Lei nº 11.934 definiu limites à exposição humana a campos elétricos e magnéticos associados ao funcionamento de sistemas de energia elétrica. Os limites adotados pela Lei baseiam-se nos indicadores recomendados pela Organização Mundial de Saúde – OMS, que têm como fundamento estudos científicos biológicos e epidemiológicos sobre os possíveis efeitos dos campos elétricos e magnéticos no ser humano.

A OMS, por sua vez, adota os limites recomendados pela Comissão Internacional de Proteção Contra Radiação Não Ionizante – ICNIRP para a exposição humana a campos elétricos e magnéticos em baixa frequência.

Como forma de garantir a segurança da população em geral e dos trabalhadores, a ICNIRP elaborou o documento Guidelines for Limiting Exposure to Time-Varying Electric and Magnetic Fields (1 Hz to 100 kHz) 2010, o qual estabelece os limites recomendados para exposição aos campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos para frequências até 300 GHz.

A Lei nº 11.934/2009 foi então regulamentada pela Resolução Normativa nº 398/2010 e os Níveis de Referência, adotados pela ICNIRP e referendados pela OMS, foram transcritos no art. 3º dessa Resolução e são aqueles descritos a seguir.

	Campo Elétrico (kV/m)	Campo Magnético (µT)
Público em geral	4,17	200,00
População ocupacional	8,33	1000,00

Os limites estabelecidos no art. 3º da Norma são aplicáveis a todas as instalações de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. Em particular, para instalações com tensão igual ou superior a 138 kV, a regra prevê que os agentes devem também realizar cálculos ou medições dos campos emitidos por suas instalações e encaminhá-los à ANEEL para sua disponibilização do site da Agência. Os valores de campos elétricos e magnéticos medidos ou calculados para essas instalações e devidamente encaminhados pelos agentes à ANEEL estão disponíveis para consulta abaixo.

Ressalta-se que os limites efetivamente aplicáveis às instalações são as Restrições Básicas e que os Níveis de Referência adotados pelas organizações internacionais e transcritos na REN 398/2010 são ferramentas para uma avaliação prática e expedita da exposição humana aos campos elétricos e magnéticos. Em outras palavras, caso os valores de campos emitidos por uma determinada instalação elétrica estejam abaixo dos Níveis de Referência, é possível assegurar que as Restrições Básicas estão sendo respeitadas por essa instalação. Contudo, a emissão de campos elétricos e magnéticos acima desses Níveis de Referência não necessariamente indica que a instalação elétrica está em desacordo com as Restrições Básicas e, nesse caso, devem ser adotadas as providências regulamentadas no art. 7º da REN nº 398/2010.

Matemática na Natureza

Nautilus – esses moluscos atravessam a água salgada há 500 milhões de anos. 
São predadores que costumavam ser o terror de muitos organismos marinhos, hoje surpreendem com sua aparência “sobrenatural”: é como se alguém tivesse espremido um polvo em uma concha! 
Na verdade, este louco frutti di mare é um cefalópode, um parente do polvo. 
Ao olhar mais fundo na concha do nautilus, deparamos com um sistema de canais graças aos quais o animal regula a tiragem.

Não se assuste com o título porque a beleza da Natureza está intimamente ligada à matemática. Como? De maneiras infinitas, incríveis e maravilhosas que moldam tudo ao nosso redor. Vamos começar com o muito famoso Nautilus , um molusco cefalópode tão antigo que pode ser considerado um fóssil vivo ; ora, sua peculiaridade mais conhecida, além de ter sobrevivido por 520 milhões de anos, é o formato de sua concha.

Espirais no mundo animal e vegetal

A seção longitudinal da casa do Nautilus é a representação perfeita de uma espiral logarítmica , ou seja, uma espiral que repete infinitamente as proporções da seção áurea, propriedade fundamental para muitos fenômenos de crescimento natural. Existem também outros tipos de espirais, incluindo a espiral de Arquimedes , cuja distância entre uma bobina e a próxima é constante; os amonitas são um exemplo, fósseis reais, não mais vivos. Parece que a forma das conchas está particularmente sujeita a leis matemáticas, mas não apenas pelas magníficas espirais que criam, mas também pelas configurações aparentemente irregulares dos ornamentos, criadas pela deposição matematicamente regular de pigmentos. Permanecemos nas formas espirais, mas mudamos de reino, passando do animal ao vegetal: você já notou que no hipnotizante disco central dos girassóis duas espirais giram, uma no sentido horário e outra no sentido anti-horário ?

O mesmo é verdade para muitos pinhas, os órgãos reprodutivos de coníferas, e para o arranjo de folhas e espinhos do chamado suculenta ou suculentas plantas.? Um número quase infinito de exemplos poderia ser feito, com ordens de magnitude desde o infinitamente pequeno, como DNA e RNA, até o infinitamente grande, como as galáxias do universo, passando por tornados atmosféricos e redemoinhos marinhos. As espirais, entretanto, não só assumem a forma de objetos concretos, como os chifres do carneiro ou qualquer um dos exemplos citados acima, mas também constituem as trajetórias de locomoção de alguns animais. O falcão-peregrino, de fato, tendo uma visão lateral, maximiza a velocidade do ataque swoop com uma trajetória em espiral que lhe permite manter a cabeça reta e nunca perder de vista sua presa.

Fractais e simetrias complexas

As espirais, então, são também a base dos fractais , maravilhosas figuras geométricas cuja forma se repete indefinidamente em diferentes escalas dimensionais, como nos brócolis Romanesco . Existem fractais de todas as formas, mesmo com arestas vivas, como nos flocos de neve, ou com pontas de flechas, como nas samambaias. Você conhece a árvore pitagórica ? É uma estrutura bilateral simétrica que lembra a aparência de uma árvore, mas nada mais é do que um fractal; sua construção é baseada no sistema binário , partindo de formas geométricas simples como um quadrado e um triângulo retângulo isósceles.. Substituir este último por qualquer triângulo retângulo, por outro lado, dá forma a uma árvore assimétrica , enrolada de acordo com uma espiral logarítmica . Essas conformações se assemelham de forma impressionante a numerosas plantas, mas também a corais e esponjas marinhas, tornando-se parte da grande família dos fractais biomórficos .

O mundo natural abunda em formas com simetrias complexas, as mesmas que atraem o olhar humano, e em particular o bilateral que caracteriza quase todo o reino animal, incluindo nós. Como sempre, existem diferenças bastante interessantes que chamam a atenção com sua beleza peculiar; a simetria radiada da estrela-do-mar, por exemplo, tem um encanto hipnótico, assim como a cobertura de muitas flores.

É impossível não concordar com a afirmação de Galileu Galilei : ” O livro da natureza está escrito em caracteres matemáticos “. Fórmulas matemáticas simples combinam com biologia, fisiologia e anatomia da maneira mais vantajosa possível, moldando a evolução com códigos cada vez mais adequados. Basta dizer que o enorme número de informações genéticas de um organismo está contido em uma única molécula de DNA; isso só é possível graças à estrutura fractal da dupla hélice, que comprime grandes superfícies no mínimo espaço. Esta vantagem foi selecionada várias vezes e se repete, por exemplo, também em vasos sanguíneos, fibras nervosas, pulmões e brônquios, vilosidades intestinais e microvilosidades. Só para dar alguns números: se esticado, o DNA presente em uma célula mede mais de 2 metros; a extensão de nossos pulmões seria igual à de uma quadra de tênis.

A matemática é então a linguagem na base da física , o ramo da ciência que estuda e descreve racionalmente os fenômenos naturais; assim como é indispensável para compreender a química . A luz se propaga no espaço de acordo com curvas fractais que às vezes podemos ver a olho nu, como no caso de descargas elétricas e relâmpagos. E os cristais ? Os mais belos filhos que a matemática e a química puderam dar à luz, ou seja, formas geométricas definidas, formadas por átomos dispostos em uma rede ordenada e periódica.

Não pense que esqueci a esfera , figura geométrica fundamental que é muito utilizada pela natureza em todas as escalas. Eles variam de planetas e vários outros corpos celestes, a pequenos esporos e pólen, até a célula mais importante de todas, o ovo.

Pode-se dizer com segurança que toda figura geométrica concebível é empregada na natureza, mas algumas delas podem até ser consideradas recorrentes ou comuns. Estou falando de geometria ligada à matemática de ouro : seção, proporção, número, retângulo, triângulo e ângulo . Já o seu nome transmite plenamente o interesse e o fascínio que sempre despertaram no homem, desde a época de Euclides . Não é aqui que se explicam todas as características, mas basta saber que são todos conceitos intimamente ligados entre si e com em comum uma espécie de magia ou repetição divina.. Um retângulo é dourado se seus lados, maior e menor, estão na proporção áurea, levando à formação de infinitos outros retângulos dourados após a subtração dos quadrados construídos em seu lado menor. Desse modo, surge a mesma espiral logarítmica da qual já falamos, mas é apenas um exemplo das conexões que existem entre a matemática de ouro e a natureza. Do ângulo dourado teremos também a formação do arranjo de dupla espiral do disco do girassol, enquanto do triângulo dourado teremos o pentagrama , ou a famosa estrela de cinco pontas. Para mostrar a vocês todos esses conceitos na prática, estou anexando um vídeo muito sugestivo, assim como recomendo assistir o curto e instrutivo desenho animado “O Pato Donald no mundo da Matemagica ”, um clássico atemporal que moldou muitas mentes de muitas gerações, inclusive a minha.

Os números da série Fibonacci

Entre todos esses números, existem alguns que são mais comuns no mundo natural? Quanto às figuras geométricas, também neste caso há alguns favoritos , ou seja, os números da série de Fibonacci . Todos estudámos na escola e sabemos que consiste numa sucessão de números em que cada membro é a soma dos dois anteriores (0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13 …) e de quem relação com abordagens de números anteriores (em excesso ou em defeito) mais e mais para Φ, o número dourado. Na natureza você dificilmente encontrará flores com um número de pétalas além de um número pertencente à série Fibonacci: lírios e íris (3), botões de ouro (5), delfínia (8), malmequeres (13), margaridas (13, 21 ou 34), girassóis (34, 55, 89 ou 144). O mesmo vale para o número de escamas nas espirais das pinhas ou abacaxis que estão dispostas da maneira mais eficiente em termos de espaço; esta otimização também pode ocorrer para reduzir o obscurecimento ou evapotranspiração das folhas. Em geral, os números de Fibonacci são onipresentes na Filotaxia , ou seja , o ramo da botânica que estuda a ordem em que folhas, pétalas, sépalas, escamas, ramos inteiros se distribuem no espaço, dando uma estrutura geométrica precisa à planta.

Inacreditável, mas é verdade, não falamos sobre insetos ainda, então vou usá-los como um exemplo para mencionar a triangulação de Delaunay e a tesselação de Voronoi . Essas formações geométricas são perfeitamente atribuíveis às magníficas asas das libélulas e, em particular, às suas costelas.

Segundo Pitágoras, “tudo está organizado de acordo com números e fórmulas matemáticas”, e se você encontra exceções é porque, provavelmente, ainda temos que entender o que é. 

Você já olhou através de um telescópio os anéis de Saturno ? Ou viu suas fotos espetaculares da NASA? É uma massa de rochas satélites e gelo flutuante, alternando com espaços vazios e irregularidades, mas, à distância, a imagem que vemos é a de um sistema ordenado, embora complicado, de anéis concêntricos. Hoje sabemos até a relação matemática entre a massa do satélite e a amplitude do vazio deixado, que para ser exato é proporcional a 2/7 da massa. Se Pitágoras estiver certo, então o que consideramos Caos hoje estará em ordem amanhã explicado pela enésima fórmula matemática. ^Fonte