Celton e as ondas eletromagnéticas

O Celton enviou a seguinte questão:

“Olá professor,

Estou estudando o comportamento das ondas eletromagnéticas e me deparei com o seguinte dilema: Como essas ondas se propagam no vácuo se não existe nenhum agente intermediador para transmissão dessa energia, como por exemplo o caminho percorrido pela luz do sol até a terra. Outra coisa intrigante também são como ocorrem as interações a distancia, como as forças elétricas e magnéticas. A ciência já descobriu um agente que intermedia interações como forças elétricas e magnéticas? Neste link:http://sisne.org/Disciplinas/Grad/FisicaBasica2IBM/aula2.pdf eu vi na página 3 um trecho de uma carta escrita por newton onde este afirmou ser absurdo não existir uma agente intermediador dessas interações.

Desde já agradeço.”

Então Celton, o que se sabe até o presente momento é que as ondas eletromagnéticas são campos elétrico propagantes. Elas são uma combinação dos campos elétrico e magnético que se propagam no vácuo perpendicularmente um em relação ao outro e na direção de propagação da energia.

Campo elétrico e magnético se nutrindo e propagando.

Isto acontece porque cada variação no campo magnético induz uma variação no campo elétrico e vice-versa, ou seja, numa onda eletromagnética, o campo elétrico é gerado pelo campo magnético que, por sua vez, é gerado pelo campo elétrico, formando uma perturbação autossustentável que se propaga tanto pelo vácuo quanto em certos meios materiais. Essa variação acontece devido à movimentação das cargas elétricas e magnéticas, cujo movimento de vibração gera uma perturbação periódica no espaço, gerando esses campos elétricos e magnéticos que oscilam com a mesma frequência de vibração das cargas.

ondas eletromagneticas

Podemos caracterizar uma onda eletromagnética da mesma forma que caracterizamos as ondas em geral: pela sua frequência f, seu comprimento de onda λ, sua velocidade de propagação v e sua amplitude. Como as ondas eletromagnéticas são transversais, também podem se caracterizar pela direção da vibração do campo elétrico.

Resumindo: as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo e transportam energia, devido à natureza da sua origem (interações entre os campos elétrico e magnético).

E onda eletromagnética transporta energia?

Sim. Pense na radiação solar. Se você ficar muito tempo exposto a ela, sentirá na pele (literalmente!) a sua energia…

Espero ter ajudado.

Forte abraço e bons estudos!

Para saber mais (links das fontes):

Paulo e o Break Even Point

Oi Paulo, tudo bem?

A dúvida que você apresenta é simples de ser respondida se você tiver bem assimilado os conceitos financeiros básicos (como custo, venda, lucro, desconto, receita e despesa) e a teoria de função linear ou do 1º grau.

Vamos lá.

Primeiro, lembre que o conceito básico entre custo (C), venda (V) e lucro (L) é dado por

V = L + C

Assim, torna-se simples escrever as funções do exercício que você tem dúvida. Vamos lá.

Os dados fornecidos são:

Custo unitário de produção (Cup) – R$ 5,00

Custo fixo associado à produção (Cfp) – R$ 30,00

Preço de Venda (V) – R$ 6,50

Note que com essas informações já podemos determinar o lucro (L) na venda de uma unidade do produto:

V = L + C

6,50 = L + 5,00

L = 6,50 – 5,00

L = 1,50

De forma análoga escrevemos as funções pedidas, veja:

a) a função custo total

O custo total é a soma de todos os custos. Nesse caso temos:

Custo fixo associado à produção (Cfp) – R$ 30,00

Custo unitário de produção (Cup) – R$ 5,00

Observe que o valor de Cup é proporcional à quantidade, isto é:

1 unidade  – Cup(1) = 1 x R$ 5,00 = R$ 5,00

2 unidades – Cup(2) = 2 x R$ 5,00 = R$ 10,00

3 unidades – Cup(3) = 3 x R$ 5,00 = R$ 15,00

4 unidades – Cup(4) = 4 x R$ 5,00 = R$ 20,00

.

.

.

q unidades – Ct(q) = q x R$ 5,00 = R$ 5q

Então, a função custo total (Ct) para produzir q unidades do produto é dada por

Ct(q) = Cup(q) + Cfp

Ct(q) = 5q + 30

b) A função receita total

A receita total (Rt) é a soma de todas as receitas. Nesse caso, temos:

Preço de Venda (V) – R$ 6,50

Analogamente, o valor V é proporcional à quantidade q , isto é:

1 unidades  – V(1) = 1 x R$ 6,50 = R$ 6,50

2 unidades – V(2) = 2 x R$ 6,50 = R$ 13,00

3 unidades – V(3) = 3 x R$ 6,50 = R$ 19,50

4 unidades – V(4) = 4 x R$ 6,50 = R$ 26,00

.

.

.

q unidades – V(q) = q x R$ 6,50 = R$ 6,50q

Então, a função receita total (Rt) que informa a receita da venda de q unidades do produto é dada por

Rt(q) = V(q)

Rt(q) = 6,50q

c) A função lucro total (Lt)

Como V = C + L, podemos expressar o lucro (L) como a diferença L = V – C.

Além disso, como V = Rt e C = Ct, podemos escrever a função lucro total como a diferença das funções receita total e custo total, assim:

Lt = Rt – Ct

Que em função do número q de unidades produzidas/vendidas fica:

Lt(q) = Rt(q) – Ct(q)

Lt(q) = 6,50q – (5q + 30)

Lt(q) = 6,50q – 5q – 30

Lt(q) = 1,50q – 30

d) O Break Even Point (BEP)

O Break Even Point (BEP) é o ponto de equilíbrio entre receitas e despesas, isto é, quando o total de receitas é igual ao total de custos e – claro – o lucro é nulo.

Desse modo, encontrar o BEP significa encontrar o valor de q que é a solução da expressão

Lt(q) = 0

1,50q – 30 = 0

1,50q = 30

q = 30/1,50

q = 300/15

q = 20

Note que a expressão Lt(q) = 0 é equivalente à expressão Rt(q) = Ct(q).

Esta última pode ser interpretada geometricamente sendo o ponto de interseção entre as retas Rt(q) e Ct(q). (veja no esquema)

e) a produção necessária para um lucro de R$ 120,00

Aqui queremos determinar a quantidade q de produtos que geram um lucro de R$ 120,00.   Mais uma vez usaremos a função lucro total que, agora, queremos que assuma o valor 120, ou seja:

Lt(q) = 120

1,50q – 30 = 120

1,50q = 120 + 30

q = 150/1,50

q = 1500/15

q = 100

Entendeu?

Espero ter ajudado.

Bons Estudos!

Para Saber Mais:

William e o preço de venda

Oi William, tudo bem?

A dúvida que você enviou não é tão difícil assim.

Na verdade, acredito que a interpretação do enunciado do problema ofereça mais dificuldade para iniciar a sua resolução.

Vejamos:

O lucro bruto (LB) é igual à diferença entre o preço de venda (PV) e o preço de compra (PC). Podemos escrever essa igualdade – matematicamente – do mesmo jeito que a lemos, veja:

(1) LB = PV – PC

Além disso, esse mesmo lucro bruto (LB) deverá corresponder a 40% do preço de venda (PV), ou seja:

(2) LB = 40% de PV

Observe que formamos duas equações (1) e (2) com uma parcela comum (LB).

Dessa forma, podemos substituir a equação (2) na equação (1). Assim:

LB = PV – PC

40% de PV = PV – PC

PC = PV – 40% de PV

PC = 100% de PV – 40% de PV

PC = 60% de PV

PC = 0,6PV

PV = PC/0,6

Como é dado o valor da compra, isto é, PC = R$ 750,00, substituimos esse valor na última igualdade para determinar o preço de venda procurado:

PV = 750/0,6

PV = 1250

Ou seja, o preço de venda de cada unidade deverá ser de R$ 1250,00.

Entendeu?

Espero ter ajudado.

Para Saber Mais:

A escrivaninha do Carlos

O Carlos enviou sua dúvida por e-mail:

“Boa noite, professor!

Por favor, ajude-me a resover este problema aqui:

Uma escrivaninha é coberta por um vidro retangular de área 1;28 m². Se o comprimento do vidro é o dobro da largura. Então o seu perimetro, em metros, é igual a:

a) 2,40

b) 3,20

c) 3,60

d) 4,80 “

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Olá Carlos, tudo bem?

A dúvida que você enviou é simples de resolver.   Na verdade, trata-se de encontrar a solução para um Sistema de Equações do 2º grau.

Sempre que temos um problema dessa natureza, precisamos traduzi-lo do português para o “matematiquês“, observe:

1. o vidro é retangular, logo os pares de lados (opostos e paralelos) têm medidas distintas entre si, digamos: comprimento “x” e largura “y“.

2. a área de um retângulo é calculada efetuando-se o produto de dois lados distintos, então:

área do vidro = x \cdot y = 1,28

3. o comprimento é o dobro da largura, isto é:

x = 2 \cdot y

4. o perímetro (2p) de um polígono é o resultado da soma das medidas de todos os seus lados, portanto, para o retângulo:

2p = x+x+y+y = 2x+2y = 2(x+y)

Notou que nos itens (2) e (3) formamos duas equações com as mesmas incógnitas?

Isto significa que podemos substituir a equação (3) na equação (2), assim:

x \cdot y = 1,28

2y \cdot y = 1,28

2y^2 = 1,28

y^2 = 0,64

y = 0,8

Nesse ponto, determinamos que a largura (y) mede 0,8 metros ou 80 centímetros.

Para determinarmos a medida do comprimento basta substituirmos o valor encontrado na equação (3), veja:

x = 2y

x = 2 \cdot 0,8

x = 1,6

Logo, o comprimento (x) mede 1,6 metros ou 160 centímetros.

Portanto, o perímetro será:

2p = 2(x+y)

2p = 2(1,6 + 0,8)

2p = 2(2,4)

2p = 4,8

Então, o perímetro da mesa mede 4,8 metros.

No caso, a alternativa correta é a (d).

Entendeu?

Espero ter ajudado.

Para Saber Mais:

A corrida do Cleiton

Olá Cleiton, tudo bem?

A dúvida que você tem é – realmente – de muita gente também.   Mas as pessoas, por vergonha ou outra coisas qualquer não perguntam, ao contrário de você.

Vamos lá.

Quando estudamos os movimentos horizontais lineares na Física, no ramo  da Dinâmica, aprendemos algumas coisas bem interessantes, como as relações matemáticas exitentes entre deslocamento (Δs), velocidade (v), aceleração (a) e intervalo de tempo (Δt).

Acontece que a situação descrita envolve movimentos circulares conjugados com movimentos lineares horizontais e suas mensurações.

Parece difícil, mas é muito simples de compreender.

No movimento circular, levamos em consideração o raio (r) do círculo.   Caso não lembre, raio (r) é a distância entre o centro do círculo e um ponto qualquer da borda (do círculo).

Imagine o seguinte: um disco girando em uma rotação qualquer e, sobre esse disco, dois pontos distintos A e B, ambos sobre o mesmo segmento que contém o raio do círculo, sendo que o ponto A está entre o centro do círculo e o ponto B e, o ponto B, está mais afastado do centro, isto é, entre o ponto A e a borda do círculo.

Imaginou? (Faça um desenho se não conseguir visualizar mentalmente essa imagem).

Note que ambos os pontos A e B giram com a mesma velocidade (nesse caso chamada de angular) e o deslocamento efetuado a cada volta completa equivale ao perímetro descrito em função da distância do centro do círculo a cada um dos pontos A e B, ou seja, a distância do centro ao ponto B é maior do que a distância do centro ao ponto A, isso significa que o perímetro descrito pelo ponto A é menor do que o perímetro descrito pelo ponto B.

E o que é o perímetro?

É a medida (linear) de uma volta completa.

Sua expressão matemática é

2p = 2πr

Então, podemos pensar o seguinte: a distância do centro ao ponto A vale r e a distância do centro ao ponto B vale R, com R > r.

Não é difícil perceber que, na expressão do perímetro (acima) obtemos o seguinte:

2p = 2πr e 2P = 2πR

Logo,

2P > 2p

Ou seja, quanto maior o raio, maior o perímetro.

Agora, vamos voltar ao seu questionamento: as rodas dos veículos têm tamanhos diferentes.

Em outras palavras, quanto maior a roda, maior o perímetro.

Como o perímetro é uma medida linear, significa que se existem duas rodas de tamanhos diferentes girando a uma mesma velocidade, a roda maior percorrerá uma distância maior do que a roda menor.

Por isso que, a mesma velocidade, um caminhão chegará primeiro do que uma moto em uma corrida, porque a roda da moto é menor do que a roda do caminhão.   A moto percorre uma distância menor do que o caminhão.

Entendeu?

Espero ter ajudado.

Para Saber Mais:

A dúvida da Professora Carolina

A professora Carolina me enviou uma dúvida de natureza profissional.

“Sou professora de ensino fundamental I e agora estou dando aula para 4º e 5º anos gostaria de saber os passos para ensinar divisao com 2 ou mais algarismos no divisor.”

* * * * *

Olá Carol, tudo bem?

Na verdade, os “passos” aos quais você se refere não são nada mais do que o entendimento do algoritmo da divisão pela criança.

É claro que o aprendizado das operações anteriores deve ter sido devidamente assimilado e praticado já que, durante o processo da divisão, o produto e a subtração são usados simultaneamente.

E é justamente aí que o problema aparece: o produto com números com dois ou mais dígitos não é fácil para as crianças, é preciso praticar muito.

E esse tempo em aula para prática dos exercícios propostos, na maioria das vezes, não decorre conforme gostaríamos de administrar.

Inclusive essa é uma dúvida muito comum entre alunos que já estão no 3º ano do ensino médio ou mesmo na faculdade de matemática.   Principalmente quando a divisão envolve números decimais!

Então, o que posso sugerir é o seguinte: certifique-se de que as operações estudadas anteriormente com seus alunos foram muito bem assimiladas, sobretudo o produto por números com dois ou mais dígitos porque, uma vez assimilado o processo da divisão, o que restará para ser feito serão as operações produto e subtração.

Obviamente, de forma gradual.   Se a divisão com divisores de um dígito não foi bem assimilada, não há porque continuar com a matéria e aumentar o nível de complexidade e dificuldade do conteúdo, não concorda?

Espero ter ajudado.

Sinta-se à vontade para comentar e discutir mais sobre esse e outros assuntos.

Um forte abraço e boa sorte!

Marco Castro.

A P.A. do Moisés

Olá Moisés, tudo bem?

A dúvida que você enviou é relativamente simples de resolver.

Vamos lá.

Para que um número seja divisível simultaneamente por 3 e por 7, ele deve ser divisível por 3 \cdot 7 = 21.

Dessa forma o que precisamos é determinar a PA com razão r = 21 entre 1 e 5000, concorda?

Assim, o primeiro termo dessa PA é o próprio 21, certo?

E o último termo?

Observe que 5000 não é múltiplo de 3 nem de 7.   Então precisamos determinar o último número múltiplo de 21 menor do que 5000.   E isso é fácil, veja só.

Quando dividimos 5000 por 21, encontramos o quociente 238 e resto 2.   Então, podemos escrever essa divisão da seguinte forma:

5000 = 238 \cdot 21 +2

Então

238 \cdot 21 = 5000 - 2 = 4998

Ou seja, 4998 é o maior múltiplo de 3 e 7 simultaneamente menor do que 5000.

Agora, basta aplicarmos a expressão do Termo Geral da PA para resolvermos o problema.

a_n = a_1 + (n - 1) \cdot r

4998 = 21 + (n - 1) \cdot 21

4998 = 21 + 21n -21

4998 = 21n

n = \frac {4998}{21}

n = 238

Logo, existem 238 números inteiros múltiplos de 3 e 7 simultaneamente compreendidos entre 1 e 5000.

Entendeu?

Espero ter ajudado.

Bons Estudos.

Para Saber Mais:

Ter razão ou ser feliz?

Quanto tempo se perde com as vontades mais fúteis e falsas necessidades.

Todas inúteis.

Combinação perigosa que amplia o egoísmo, limita a razão e impede a maturação do ser.

A perda, então, torna-se inevitável.

Assim como os sucessivos blocos emocionais que deturpam a mais pura realidade: somos o que pensamos e vivemos o que escolhemos.

Típica profecia auto-realizável.

Então, o que pensar? O que escolher?

E mais: Como? Quando?

Qual o limite entre a “ignorância adquirida” e a “verdade emocional“, latente em cada átomo de cada célula que compõe o ser?

Qual o limite para as necessidades humanas, seus desejos e anseios?

É intrínseca a vocação humana para depender – quase sempre – do que não se precisa.

Pseudo-paradoxo?   Falácia tautológica?

Ou apenas a expressão visceral da imperfeição que impera como referência nos relacionamentos?

Porém, um pouco antes do fim, uma pergunta deveria soar sempre, para que o próprio não se instaurasse:

“Ter razão ou ser feliz?”

Não sei.

Não sei mesmo.

Aliás, gostaria de saber um pouco mais para continuar escrevendo.

Talvez – quem sabe? – eu mesmo acreditasse mais nisso.

(Marco Castro)

Raphael e os números menores que 30.000

Olá Raphael, tudo bem?

A dúvida que você postou é simples e faz parte do conteúdo Princípio Fundamental da Contagem (PFC).

Vamos lá.

Primeiro, observe que os números que são (estritamente) menores que 30.000 começam com os algarismos 1 ou 2, certo?

Além disso, queremos que esses números tenham (exatamente) 5 algarismos distintos (diferentes) entre si, ou seja, sem repetição dos algarismos do conjunto {1, 2, 3, 4, 5, 6}, dado no enunciado da questão.

E como fazer isso?

Simples.

Vamos separar e estudar os dois casos possíveis e analisar o resultado.

1. Números de 5 algarismos distintos que começam com o algarismo 2:

2 ? ? ? ?

Observe que onde aparecem os sinais de interrogação, estão as casas onde o subconjunto de algarismos {1, 3, 4, 5, 6} poderão aparecer em qualquer ordem, com exceção do algarismo 2, que está fixo, uma vez que estamos analisando os números (com algarismos distintos) maiores que 20.000 e menores que 30.000.

Então, pelo PFC, podemos pensar nas “escolhas” dos números para as 4 casas decimais após o algarismo 2, assim:

  • para a 1ª casa (após o algarismo 2) podemos escolher um dos cinco algarismos do subconjunto {1, 3, 4, 5, 6};
  • para a 2ª casa (após a casa do algarismo escolhido anteriormente) podemos escolher um dos quatro algarismos restantes (note que não escreverei mais os algarismos porque o raciocínio independe do algarismo escolhido e porque queremos que nenhum algarismo se repita).

O processo é recursivo, isto é, repetimos até o final.

Dessa forma, podemos escrever o produto das possibilidades das escolhas por casa decimal:

2 ? ? ? ?

2 5 x   4 x    3 x    2

Fazendo as contas, temos que o resultado do produto acima (5 x 4 x 3 x 2) é igual a 120, certo?

2. Números de 5 algarismos distintos que começam com o algarismo 1:

Note que todo o raciocínio é análogo:

1 ? ? ? ?

1 5 x 4 x 3 x 2

E obtemos o mesmo resultado: 120 números.

O resultado final será a soma dos resultados encontrados:

120 + 120 = 240

Portanto, 240 números de 5 algarismos distintos e menores que 30.000.

Entendeu?

Espero ter ajudado.

Para Saber Mais:


Olá para todos!

Antes de tudo quero me desculpar com todos que me enviaram suas dúvidas, pois não as respondi até agora… 🙂

Mas não foi proposital, podem crer.

Tentarei colocá-las em dia, apesar de saber que muitas delas tinham “prazo”.   Mas isso é outra história…

Dito isto, quero agradecer a todos também pela paciência e pelo crédito.

Um forte abraço pra todos!

Marco Castro