O Tempo

Esse valor é aproximadamente igual ao volume do novelo, dado por 4πR3/3, que é quase igual a 4R3, já que π é quase igual a 3. Assim, temos:

(Note que não é preciso usar uma calculadora para realizar um cálculo simples como esse.) A ordem de grandeza do comprimento do fio é, portanto, 1000 km!

1-2 TEMPO

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

1.05 Mudar as unidades de tempo usando o método de conversão em cadeia. 1.06 Citar vários dispositivos usados para medir o tempo.

Ideia-Chave

• O segundo é definido a partir das oscilações da luz emitida por átomo de um isótopo de um elemento químico (césio 133). Sinais de sincronismo são enviados ao mundo inteiro por sinais de rádio controlados por relógios atômicos em laboratórios de padronização.

O Tempo

O tempo tem dois aspectos. No dia a dia e para alguns fins científicos, queremos saber a hora do dia para podermos ordenar eventos em sequência. Em muitos trabalhos científicos, estamos interessados em conhecer a duração de um evento. Assim, qualquer padrão de tempo deve ser capaz de responder a duas perguntas: “Quando

isso aconteceu?” e “Quanto tempo isso durou?” A Tabela 1-4 mostra alguns intervalos de tempo.

Qualquer fenômeno repetitivo pode ser usado como padrão de tempo. A rotação da Terra, que determina a

duração do dia, foi usada para esse fim durante séculos; a Fig. 1-1 mostra um exemplo interessante de relógio baseado nessa rotação. Um relógio de quartzo, no qual um anel de quartzo é posto em vibração contínua, pode ser sincronizado com a rotação da Terra por meio de observações astronômicas e usado para medir intervalos de tempo no laboratório. Entretanto, a calibração não pode ser realizada com a exatidão exigida pela tecnologia moderna da engenharia e da ciência.

Para atender à necessidade de um melhor padrão de tempo, foram desenvolvidos relógios atômicos. Um relógio

atômico do National Institute of Standards and Technology (NIST) em Boulder, Colorado, Estados Unidos, é o padrão da Hora Coordenada Universal (UTC) nos Estados Unidos. Seus sinais de tempo estão disponíveis por meio de ondas curtas de rádio (estações WWV e WWVH) e por telefone (303-499-7111). Sinais de tempo (e informações relacionadas) estão também disponíveis no United States Naval Observatory no site

http://tycho.usno.navy.mil/time.html.1 (Para acertar um relógio de forma extremamente precisa no local onde você se encontra, seria necessário levar em conta o tempo necessário para que esses sinais cheguem até você.)

Tabela 1-4 Alguns Intervalos de Tempo Aproximados

Descrição Intervalo de Tempo em Segundos

Tempo de vida do próton (teórico) 3 × 1040

Idade do universo 5 × 1017 Idade da pirâmide de Quéops 1 × 1011

Expectativa de vida de um ser humano 2 × 109 Duração de um dia 9 × 104

Intervalo entre duas batidas de um coração humano 8 × 10–1

Tempo de vida do múon 2 × 10–6

Pulso luminoso mais curto obtido em laboratório 1 × 10–16 Tempo de vida da partícula mais instável 1 × 10–23

Tempo de Plancka 1 × 10–43

aTempo decorrido após o big bang a partir do qual as leis de física que conhecemos passaram a ser válidas.

Steven Pitkin

Figura 1-1 Quando o sistema métrico foi proposto em 1792, a definição de hora foi mudada para que o dia tivesse 10 horas, mas a ideia não pegou. O fabricante deste relógio de 10 horas, prudentemente, incluiu um mostrador menor que indicava o tempo da forma convencional. Os dois mostradores indicam a mesma hora?

Figura 1-2 Variações da duração do dia em um período de 4 anos. Note que a escala vertical inteira corresponde a apenas 3 ms (= 0,003 s).