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Diário das pequenas descobertas da vida.
Domingo, 27 de Novembro de 2005
Equus et candela
Em 19 de Janeiro de 1736, nasceu em Greenock, na Escócia, um menino a quem deram o nome de James. Era o sexto de oito irmãos, tendo cinco desses morrido à nascença.</br>
Durante toda a vida (até mesmo na idade adulta) sofreu de terríveis enxaquecas, que o obrigavam a ficar de cama muito tempo. Não podia assistir às aulas da primária e, por isso, os seus pais foram os seus professores. Ensinaram-lhe a ler e a escrever e ainda os princípios básicos de aritmética. Era, por isso, muito mimado pela mãe, tímido e desconfiado em relação ao mundo exterior.</br>
Como brinquedos costumava ter bússolas e sextantes, que o pai lhe dava como modo de distração. De tanto os montar e desmontar tornou-se um profundo conhecedor e hábil em consertá-los.</br></br>

Com 16 anos partiu para Londres para trabalhar, mas as condições climatéricas eram prejudiciais à sua saúde. Desenvolveu reumatismo e por isso voltou à Escócia e em Glascow abriu uma loja de instrumentos, a sua paixão de infância. Apesar da desconfiança inicial por parte de potenciais clientes, conquistou a amizade de amigos influentes e graças a eles ingressou na Universidade. Foi lá que contactou pela primeira vez com o motor a vapor, criado 70 anos antes. Graças ao seu espírito analítico, descobriu como aumentar 4 vezes a eficiência desse motor. O seu motor consumia menos carvão, era mais pequeno e mais de 30 vezes mais poderoso.</br>
</br>
Foi devido ao seu trabalho com o motor a vapor que James Watt (o menino das enxaquecas) criou o termo cavalo-vapor («horsepower»), usando um analogia com os cavalos que, na época, eram o principal instrumento para o trabalho pesado.
Para expressar o poder do seu motor, James Watt realizou uma série de medições relacionadas com o poder de tracção dos cavalos. Em média, um cavalo conseguia levantar cerca de 100 quilos de carvão (220 pounds) 30 metros (100 foot) em 1 minuto. (pounds e foot são as medidas vulgarmente usadas nos EUA, apesar de terem sido criadas na Inglaterra. Estranhamente, os habitantes dos orgulhosos EUA são muito dedicados às unidades de medida do seu passado colonial inglês...)</br>
</br>
Por razões que não se conhecem (talvez para tentar compensar de alguma forma a média que calculou), Watt decidiu utilizar, como medida do trabalho produzido por um cavalo, o valor de 150 quilos (330 pounds) em 30 metros durante 1 minuto. Isto dava um bonito número redondo (no sistema métrico) de cinco quilos por metro por minuto (talvez um número tão redondo tenha sido a causa da alteração de Watt...)</br></br>

Assim, 1 cavalo-vapor é o trabalho necessário para levantar 5 quilos, um metro, durante um minuto. Não é exactamente a capacidade de trabalho de um cavalo (Watt alterou a medida que ele mesmo tinha calculado) mas é pouco mais...</br></br>

Um carro com 200 cavalos de potência não é equivalente a 200 cavalos a levantar, é sim capaz de levantar 100 quilos 1 centímetro durante 1 minuto. Pelas contas originais de Watt, isso equivale a 300 cavalos!</br>
Assim, e ao contrário do que geralmente se pensa e repete, 1 cavalo-vapor é equivalente ao trabalho de 1,5 cavalos verdadeiros.</br></br>

2 cavalos-vapor são iguais ao trabalho feito por 3 cavalos verdadeiros.</br>

Por exemplo, uma carruagem com 4 cavalos tem 3 cavalos-vapor de potência.</br></br>

Mas o nome de Watt é geralmente referido num outro contexto.
Quando se compra uma lâmpada, temos como referência se é de 60W, 100W,...
Quanto maior o valor, maior a capacidade de iluminação da lâmpada.
Este W refere-se a Watt, pelo que 60W é lido como 60 watts.</br></br>

Mas, talvez devido ao acaso da evolução linguística e tendo em conta que não existe o W na língua portuguesa, muitas pessoas em Portugal tendem a ler o valor como 60 velas. Como a lâmpada produz luz como uma vela, como a letra usada é um duplo v como na palavra «vela», considera-se assim erroneamente que uma lâmpada de 60W(atts) é equivalente a 60 velas.</br></br>

Seria um pouco estranho que os fabricantes de lâmpadas tivessem em consideração uma língua como o Português nas designações da capacidade de iluminação das lâmpadas.</br>
Por exemplo, «vela» em Inglês é candle, termo derivado da palavra latina candela que deu origem à portuguesa candeia.</br>
Mas, por outro lado, há de facto uma unidade de medida de iluminação chamada candela (cd) mas que não é equivalente a 1 W.</br>
Originalmente, uma candela referia-se à intensidade da luz produzida por uma vela (daí o nome).</br>
Com o advento das lâmpadas eléctricas incandescentes, o termo passou a designar a intensidade da luz produzida por um filamento incandescente.
Mas a definição actual de candela é a intensidade de luz emitida por uma fonte luminosa a uma frequência de 540 teraHertz à temperatura de congelação da platina (2042 K = 1 768,85 ºC). Esta frequência corresponde a um comprimento de onda de 555,17 nanómetros, as cores amarela-verde.</br>
(Ver também, no dia 7 de Junho, os 2 de 3 artigos:</br>
~ Lux mundi sobre as propriedades da luz;</br>
~ Iotas e nanos sobre os múltiplos de unidade como o tera.)</br></br>

Uma lâmpada de 60W (60 watts) consome 60 watts de energia eléctrica, emite 816 lúmens de luz visível.</br>
Um vela gasta mais ou menos 60 watts de energia química e emite 13 lúmens de luz visível.</br></br>

Dessa forma, uma lâmpada incandescentede 60 watts produz tanta luz como 816/13 = 63 velas!</br>Uma lâmpada incandescente de 60W tem a luz de 63 velas.</br></br>

É sempre necessário ter em atenção que os nomes que se dão não corresponde necessariamente e completamente ao que designa.</br>
Uma caloria é usada para produzir calor mas só por si não é calor.</br>
Um cavalo-vapor não é o trabalho produzido por um cavalo, é o trabalho produzido por um cavalo e meio (segundo os cálculos de Watt).</br>
Uma lâmpada de 60 watts não produz tanta luz como 60 velas, produz tanta como 63! A diferença poderá parecer pouca em 60w incandescentes = 63 velas mas esta diferença vai aumentando (apesar de ligeiramente) à medida que aumenta a potência da lâmpada incandescente.</br>
Já no caso das lâmpadas fluorescentes, a diferença é ainda maior. Uma lâmpada de 20w fluorescente corresponde a 107 velas e uma lâmpada fluorescente de 60w equivaleria a 322 velas!</br></br>

Tende-se geralmente a aceitar a face visível dos nomes sem compreender que geralmente não passam de designações que tiveram a sua lógica quando foram criados mas que muitas vezes a perdem com o tempo.</br>
Por isso é tão fundamental o sentido de História para a nossa definição como seres humanos. Há animais com vidas sociais, animais que constroem estruturas gigantes para o seu tamanho, animais que usam ferramentas com intenção precisa, animais que comunicam, animais que compreendem e associam imagens abstratas,...</br>
Mas, de todos, somos os únicos que registamos e recordamos a nossa História (tanto a da espécie como a pessoal).</br>
Como todas as criações humanas, por muito inocentes que sejam, prestam-se sempre a maus usos e a péssimas consequências.</br>
Gostar de História, ler História, falar de História é fundamentalmente afirmar-mo-nos como seres humanos.</br></br>

No título «O cavalo e a vela»


Publicado por Mauro Maia às 16:55
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10 comentários:
De maresia a 29 de Novembro de 2005 às 20:47
já tenho saudades de vir aqui com disponibilidade temporal e mental... um dia...


De Mauro a 29 de Novembro de 2005 às 21:17
Também o Cognosco sente a falta da maresia beijando-lhe os pés nús enquanto desenha figuras na areia...


De Maria Papoila a 30 de Novembro de 2005 às 10:19
Mauro. estive ocupada e os teus artigos são de ler e reler! Preciso deste COGNOSCO onde me cresço! Beijo


De Mauro a 30 de Novembro de 2005 às 11:50
Quem sabe um dia, Mariae Papaver rhoeas, seja possível reuni-los num outro formato, havendo para isso interesse e disponibilidade... Nem tenho como te agradecer o gosto por este cantinho na internet...


De Joo Pedro Afonso a 2 de Janeiro de 2007 às 16:22
Olá Mauro, peço-te desculpas por só agora fazer um comentário a este artigo, mas só agora descobri o teu blog... e também quando segui um link pensei que ele fosse mais recente. De resto, confio que tenhas algum sistema de alerta para comentários. Estou te escrevendo porque há algo que não parece bem na forma como descreves o cavalo-vapor de James Watt. Dizes que "James Watt realizou uma série de medições relacionadas com o poder de tracção dos cavalos. Em média, um cavalo conseguia puxar cerca de 10 quilos de carvão (22 pounds) 30 centímetros (1 foot) em 1 minuto"... "Um carro com 200 cavalos de potência não é equivalente a 200 cavalos a puxar, é sim capaz de puxar, descontando atrito, 100 quilos 1 centímetro durante 1 minuto". Á parte a grandeza dos números a que lá irei, isto sugere que o cavalo-valor seria medido pela capacidade em transportar uma carga durante um percurso durante um tempo. No entanto se puseres algo previamente em movimento, o trabalho que tens que realizar para manter esse algo em movimento com uma velocidade constante (comprimento do percurso por tempo) é dependente do atrito... cujo valor não referes em lado nenhum e que de resto descontas na segunda afirmação. Isto inutiliza a definição, a não ser que tenha havido um equívoco ainda mais básico, a saber...

                                                                                                                                            

É possível que onde escreveste "puxar", devesse estar o verbo "levantar". "Potência" é a medida da energia ou trabalho que se troca/produz por unidade de tempo. Para levantares uma carga uma certa altura, precisas de aplicar a energia necessária ao crescimento da energia potencial que a carga sofre quando isso acontece. Logo, quando levantas uma certa carga uma certa altura, sabes exactamente quanta energia estás a aplicar a esta, e se souberes o tempo que levaste a aplicá-la, sabes a potência (energia ou trabalho despendido por unidade de tempo) que empregaste.

                                                                                                                                            

Outro problema do texto é uma discrepância nos números. Se um cavalo só tem potência para levantar 10Kg, 30cm, por minuto, então eu devo ter a potência de mais de 100 cavalos, já que levanto o dobro disso em menos de um segundo. Estive a ler pela net e ocorreu-me de onde pode vir o erro: nos textos vulgares que aparecem sobre o assunto, é habitual aparecer a referência a 22,000 ft.lbf/min... a vírgula aqui é um separador de milhares mas é possível que ela nos confunda e nos leve a pensar em 22ft.lbf/min apenas. As unidades deste número são aliás interessantes: lbf é libra-força, ou mais exactamente, a força gravítica que a massa de uma libra (pound) sofre... o que denuncia mais uma vez o verbo "levantar" como sendo o verbo correcto: um cavalo conseguiria levantar 220 libras/pounds (100kg), 10 pés (10ft~30m), por minuto em média.

                                                                                                                                            

Nas minhas leituras, também me deparei com essa curiosa correcção de 50% que apontaste, com alguma confusão quanto à sua origem: se alguns reparam que a estimativa da potência de um cavalo sofreu uma evolução histórica de 50% quando estava a ser estimada (inicialmente Smeaton mediu 22000, depois Desaguliers mediu 27500, até Watt na sua própria experiência medir 32400 que depois arredondou para 33000), outros afirmam que os 22000 seriam antes estimativas feitas para póneis trabalhando em azenhas ou moinhos, sendo os 50%, uma correcção arbitrária de Watt para cobrir a maior força do cavalo adulto. Há quem diga que Watt exagerou nesta correcção e que um cavalo não teria tanta força ou potência... especulando-se porque o teria feito. Parece que o cavalo-vapor surge porque James Watt que ganhava dinheiro de royalties sobre o carvão que se economizava com as suas máquinas. Sendo óbvio com isto que elas eram claramente mais económicas que o que havia, este facto não oferecia no entanto nenhuma base de comparação àqueles que ainda trabalhavam com tracção animal e não tinha, nenhuma experiência com o valor. O cavalo-vapor oferecia essa comparação, mas porquê apresentá-lo mais forte do que um cavalo médio era? Tivesse-o feito mais fraco e ele poderia ter argumentado que as suas máquinas equivaliam a mais cavalos, para potência igual, e logo seriam ainda mais económicos que estes. Então porque o fez?

                                                                                                                                            

Nesses textos não vem uma razão plausível mas penso que tenho uma resposta: ao criar o cavalo-vapor, James Watt (e Matthew Boulton) também criaram uma forma de medir o redimensionamento necessário à conversão de um trabalho de origem animal num de origem mecânica. Para qualquer um que procurasse reconverter a sua industria e usasse o trabalho de 5 cavalos, o número que viria automaticamente à cabeça seria uma máquina de 5 cavalos vapor. Tivesse Watt definido uma cavalo vapor mais fraco ou mesmo perto do valor correcto, e teria havido o risco de as pessoas subdimensionarem as suas aquisições... com o risco de, não trabalhando bem aquelas, decepcionarem ou mesmo darem uma má imagem das máquinas. Ao optar por modelar um cavalo mais forte que a média, James Watt assegurava-se que as suas máquinas superariam sempre qualquer cavalo, preservando a sua imagem. É curioso como no final do teu texto divagues sobre a forma como o contexto cristaliza ou força certos significados nas palavras que depois se perdem porque os contextos também se perdem. Neste caso, a necessidade de James Watt se assegurar que o bom nome das suas máquinas não seria manchado, levou a este facto irreparável de hoje usarmos uma unidade de potência que não coincide com a real potência do animal que lhe serve de nome (o cavalo).

                                                                                                                                            

Cumprimentos,
                                                                                                                                            




De Mauro a 2 de Janeiro de 2007 às 20:11
Mais uma vez, «João Pedro Afonso», agradeço-te o olhar atento. De facto há uma incorrecção na palavra usada no artigo: não será «puxar» (parece apontar para um deslocamento horizontal) mas sim «levantar» (que indica deslocamento vertical). Watt realmente mediu a capacidade de «levantar» uma carga e não de a «puxar» . Tens razão quanto aos valores incluídos no artigo. Já no artigo anterior (sobre a leitura correcta de ordinais, cardinais,...) chamei à atenção para os separadores decimais serem, nos USA, a vírgula e, em Portugal, um espaço em branco. Faz diferença e ainda bem que reparaste. Os valores incluídos já estão devidamente registados. Com 294 artigos, é difícil manter presentes todos os pormenores relativos a cada um, e nada como ter múltiplos olhos a sondar o terreno... Como bem referes, a explicação para a alteração do valor médio do cavalo-vapor é desconhecido. Como europeu, é-me mais apelativo um valor «redondo» no sistema métrico. Um vez que, na altura, a Europa era o «centro» tecnológico e apesar de James Watt ser escocês, o sistema métrico era (como ainda é), pelo seu carácter mais rigoroso, cientificamente mais relevante. Não desgosto da hipótese de ter sido por razões estéticas que Watt modificou o cavalo-vapor mas é igualmente plausível tê-lo feito por razões de mercado. Talvez uma combinação de vários factores seja o mais indicado. Para uma mente anglo-saxónica, a minha explicação não será propriamente auto-evidente...


De Joo Pedro Afonso a 3 de Janeiro de 2007 às 01:58
Não será talvez demais referir que o arredondamento de 32400 para 33000 é certamente feito por razões estéticas e isso é assumido. Já o número 32400 é que pode ser questionado. Foi uma medida honesta ou foi algo, onde na dúvida se privilegiou um valor maior do que devia ser? Noutro registo, estou espantado com a tua velocidade de reacção: o desenho do cavalo está muito giro.


De Mauro a 3 de Janeiro de 2007 às 11:00
Tendo em conta, «João Pedro Afonso», que o cavalo-vapor foi estabelecido como um valor representativo da capacidade de trabalho de um animal, certamente o seu caráter subjectivo é flexível o suficiente para ter sido adaptado às conveniências de quem o estabeleceu (como bem apontaste, Watt era um comerciante). Além disso dá amplas oportunidades para que a noção estética de cada um se possa manifestar, algo que é incomum nas ciências na sua vertente aplicada mas extremamente comum nas ciências na sua vertente teórica. Ocorre-me, neste momento, as equações do Electromagnetismo de Maxwell (a que o dito cientista chegou primeiramente por razões de estética matemática e só depois verificou serem válidas na prática) ou as Teorias da Relatividade de Einstein (em particular a Geral). Também apreciei bastante o desenho pela sua capacidade descritiva. Por isso adaptei-o, coloquei medidas métricas para melhor ilustração e encaixou muito bem no artigo. Será o «efeito borboleta» da Teoria do Caos? Uma pequena chamada de atenção para o uso da palavra «puxar» em vez de «levantar» e o artigo recebe uma imagem que torna mais claro grande parte do artigo.


De Felipi a 29 de Janeiro de 2009 às 13:43
Nossa, pelo jeito que você escreve eu imagino exatamente o imenso chato e arrogante que você é: "imagine se os fabricantes de lâmpadas iriam usar um idioma como o português para nomear as suas unidades!"; "uma unidade de medida que os orgulhosos americanos vulgarmente utilizam e desta forma relembram do seu passado colonial!".


De Mauro a 29 de Janeiro de 2009 às 18:33
Fico, «Felipi», assoberbado pela tua capacidade argumentativa em descrutinar nas minhas palavras tamanhas prosápias. Para que eu não fuja demasiado a esses teus elogios, procurarei responder-te na medida das minhas limitadas capacidades, tão inferiorizadas que ficaram perante a tua sucinta e prolífica capacidade de síntese e engenho. Considero, no entanto, que se tratam de comentários ocos e desprovidos de nexo os que fizeste. Fica o registo que tiveste interesse suficiente no texto para o ler na íntegra e sublinhares as partes «mais chatas e arrogantes». Em relação às lâmpadas, não foram inventadas nalgum país lusófono e as unidades de medida criaddas para as descrever também não. Num mundo de produção em massa como este, surgido no século XX, não haveria ganho algum em alterar as unidades de medida em função da língua do país consumidor. Nem algum país lusófono foi potencialmente um grande cliente nesses primórdios da luz eléctrica e a língua dos seus inventores era o Inglês. Tinha alguma lógica que usassem o Português para designarem essa unidade de medida? Não vejo de que forma... As medidas vulgarmente usadas nos EUA, quer pesos, quer volumes, quer comprimentos, são as antigas e desadequadas (para o mundo moderno)unidades de medida inglesas. Os EUA foram uma colónia inglesa antes da sua independência. Fiz apenas a observação de que é estranho que mantivessem as unidades de medida pouco práticas inglesas. Na Europa continental, nomeadamente na França, onde a Revolução Republicana influenciou a Revolução americana (a Estátua da Liberdade foi uma oferta da França aos EUA para celebrar essa irmandade republicana) usavam-se as medidas métricas (e os EUA estão a passar um período de transição complicado, para que as pessoas deixem de usar as medidas imperiais e passem a usar as medidas métricas, mais científicas e rigorosas). Mas hábitos antigos custam a morrer (como a tentativa de implementar horas de 100 minutos, em vez de 60, na mesma França Revolucionária). Fazendo então jus à designação que me atribuis, eis então um comentário maçudo, em género de desafio à leitura e a uma resposta inteligente e desprovida de insultos fáceis e gratuitos. A parte do arrogante não percebi de onde surgiu mas certamente tal dever-se-á às minhas limitadas capacidades analíticas.


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