42math

Lições Interativas de Matemática e Ciências

Não apenas respostas — compreensão real de matemática, ciências e curiosidades.

473 aulas interativas · 60 capítulos sequenciais · 47 artigos

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Sequências curtas em vez de ferramentas soltas. Cada passo entrega ao seguinte algo específico, pelo que vale a pena seguir a ordem.

Matemática

Física

  • O que a lei de Ohm deixa de foraL1 · 6

    Como se lê na respetiva página, a lei de Ohm descreve uma resistência a temperatura constante, em corrente contínua e sem mais nenhum componente no circuito. Cada página seguinte repõe um dos elementos que ficaram de fora: outro componente, o fio, a bateria, um circuito que não admite simplificação e uma tensão variável.

    1. 01Lei de Ohm
    2. 02Série e paralelo
    3. 03Resistividade
    4. 04Resistência interna
    5. 05Leis de Kirchhoff
    6. 06CA e valor eficaz
  • Energia em vez de forçasL2 · 3

    Duas ferramentas e um atalho: quando só precisa de velocidades e alturas, pode ignorar as forças por completo e deixar o balanço a cargo da energia.

    1. 01Queda livre
    2. 02Montanha-russa
    3. 03Laboratório de Momento e Colisões
  • Desvio da luzL2 · 3

    Uma lente é uma fronteira que alguém curvou. Nenhuma página neste percurso introduz física que a primeira não contenha já. O que muda é o que lhe exigimos: uma superfície, depois uma lente ideal, e por fim um pedaço de vidro.

    1. 01Lei de Snell
    2. 02Traçado de raios de uma lente
    3. 03Lentes reais
  • Máquinas simples: trocar força por distânciaL2 · 6

    Cinco máquinas e um compromisso. Nenhuma delas cria energia, e todas permitem escolher como a gastar: uma força menor num percurso mais longo, ou o inverso. Cada etapa entrega à seguinte uma parte específica desse compromisso. No final, conseguirá decifrar qualquer máquina fazendo duas perguntas sobre ela.

    1. 01Classes de alavancas
    2. 02Roda e eixo
    3. 03Sistemas de roldanas
    4. 04Plano inclinado, parafuso e cunha
    5. 05Trens de engrenagens
    6. 06Rosca de parafuso
  • Resistência, depois reatânciaL2 · 3

    Um condensador não tem resistência e, ainda assim, limita a corrente; o que determina é um tempo, não um número de ohms. A segunda página mostra que esse tempo surge em qualquer sistema com um elemento de armazenamento e um mecanismo de dissipação. A terceira acrescenta outro elemento de armazenamento, e o tempo transforma-se numa frequência.

    1. 01Circuito RC
    2. 02Resposta ao degrau
    3. 03Ressonância RLC
  • O lançamento de objetosL2 · 3

    Três ferramentas, e a terceira inutiliza as duas primeiras. A aceleração constante possui solução analítica, logo as duas primeiras etapas são álgebra. A resistência do ar não é constante e, a partir daí, o único método honesto é integrar passo a passo.

    1. 01Cinemática
    2. 02Lançamento de projéteis
    3. 03Resistência do ar e vento
  • Água de um tanque: uma velocidade, dois destinosL2 · 2

    Duas ferramentas construídas sobre um único resultado. A água sai de um orifício exatamente à velocidade que uma pedra atinge ao cair a mesma distância, e tudo o mais decorre de como essa velocidade é gasta: lateralmente, é um projétil; para baixo, é o tanque a esvaziar-se.

    1. 01Três orifícios num tanque
    2. 02O tanque a esvaziar
  • De uma mola a uma onda estacionáriaL2 · 4

    Uma força restauradora, levada até ao limite. Uma massa presa a uma mola oscila, uma sucessão delas propaga a oscilação, duas, ao encontrarem-se, decidem se se somam ou anulam, e uma fronteira em cada extremo descarta toda a frequência que não encaixe.

    1. 01Lei de Hooke
    2. 02Ressonância
    3. 03Interferência
    4. 04Ondas estacionárias
  • Óptica ondulatóriaL2 · 4

    A óptica geométrica diz-nos que a luz viaja em linha reta e que uma aresta projeta uma sombra nítida. Cada página desenha esta resposta como um fantasma ao lado da solução ondulatória. O obstáculo no caminho da luz muda ao longo do percurso: duas superfícies, uma fenda, uma abertura circular e, por fim, um disco opaco cuja sombra é brilhante no centro.

    1. 01Películas finas
    2. 02Fenda simples
    3. 03O limite de difração
    4. 04O ponto de Arago
  • Tempo mínimo, ação mínimaL2 · 4

    A trajetória percorrida por um raio de luz, por uma conta a deslizar ou por uma bola lançada é aquela ao longo da qual uma pequena variação não produz alterações de primeira ordem num valor total: o tempo, para os dois primeiros casos, e a ação, para a bola. Cada página permite curvar o trajeto e observar que o total mal se altera. Duas delas encontram uma trajetória cujo total é estacionário sem ser mínimo.

    1. 01Princípio de Fermat
    2. 02Miragens
    3. 03A braquistócrona
    4. 04Ação mínima
  • Rotação e momento angularL2 · 4

    Um corpo em rotação transporta um vetor, o seu momento angular, e quase tudo o que surpreende no movimento rotativo resulta de esse vetor se recusar a mudar. Recolha os braços numa plataforma giratória e rodará mais depressa; uma roda vira para o lado em vez de cair; uma raquete inverte-se; o plano de um pêndulo permanece fixo enquanto o chão gira por baixo dele.

    1. 01Momento angular
    2. 02O giroscópio
    3. 03O teorema da raquete de ténis
    4. 04Coriolis e Foucault
  • O que não é um resistorL2 · 5

    A lei de Ohm descreve apenas um tipo de componente. Os cinco reunidos aqui guardam energia numa tensão ou numa corrente, conduzem num único sentido, amplificam e amplificam com precisão. Por si só, nenhum é fiável: o ganho de corrente β de um transístor chega a variar o triplo entre exemplares do mesmo tipo. É o circuito em torno do componente que o torna previsível, e cada página mostra como.

    1. 01Condensador
    2. 02Indutor
    3. 03Díodo
    4. 04Amplificador a transístor
    5. 05Amp-op
  • Mecânica quântica: a matéria como ondaL2 · 5

    A luz chega em pacotes e a mesma constante h atribui depois a cada partícula um comprimento de onda. Tudo o resto resulta de levar essa onda a sério. Obrigada a caber numa caixa, tem uma energia mínima que não é nula. Foge através de paredes que não consegue transpor. E, comprimida num espaço reduzido, dispersa-se por muitos números de onda, sendo esse o princípio da incerteza.

    1. 01O efeito fotoelétrico
    2. 02Ondas de matéria
    3. 03Partícula numa caixa
    4. 04Efeito túnel quântico
    5. 05Incerteza e pacotes de ondas
  • Para onde vai a cargaL3 · 7

    Sete páginas em torno de uma pergunta: que parte de uma estrutura suporta realmente o peso, e sob que forma. Começamos no interior de uma única viga, onde a zona central quase nada faz, e terminamos numa treliça com mais barras do que equações, capaz ainda assim de indicar exatamente quando irá colapsar.

    1. 01Flecha de vigas
    2. 02Torção de veios
    3. 03Círculo de Mohr
    4. 04Análise de treliças
    5. 05Encurvadura de Euler
    6. 06Arcos e cabos
    7. 07Barras redundantes
  • As equações do calor, da onda e de LaplaceL3 · 4

    Três equações construídas sobre um único operador, o Laplaciano, que diferem apenas no papel do tempo. O calor esquece, apagando primeiro o detalhe mais nítido. Uma onda transporta uma perturbação e, numa superfície, nunca termina totalmente de chegar. A equação de Laplace não contém tempo algum. É o destino a que o calor chega ao esquecer: cada ponto é a média dos seus vizinhos.

    1. 01A equação do calor
    2. 02Estações do ano no subsolo
    3. 03A equação da onda
    4. 04A equação de Laplace

Computação

  • Como um computador executa um programaL1 · 6

    De uma porta lógica a um programa em execução. Só com portas NAND podemos construir qualquer circuito. Um somador construído com portas lógicas também faz subtrações. No Little Man Computer, esse somador trabalha com uma centena de caixas de correio: o programa ocupa a mesma memória que os números, e a máquina executa o que encontrar no endereço indicado pelo contador de programa.

    1. 01Portas lógicas
    2. 02Aritmética binária
    3. 03O Little Man Computer
    4. 04Memória e bytes
    5. 05A pilha de chamadas
    6. 06Cache e localidade
  • Como se quebram os códigosL1 · 5

    Cada cifra aqui esconde as letras e deixa outra coisa à vista. A substituição preserva a contagem das letras, a cifra com palavra-chave organiza-as em colunas e o bloco de uso único usado duas vezes expõe os espaços. Só uma chave aleatória tão longa quanto a mensagem não revela rigorosamente nada. O difícil é fazer chegar essa chave ao outro lado, proeza que as duas últimas páginas realizam em público.

    1. 01Cifra de substituição
    2. 02Cifra de Vigenère
    3. 03Bloco de uso único
    4. 04Diffie–Hellman
    5. 05RSA
  • O que custa pouco numa estrutura de dadosL2 · 4

    Cada estrutura responde depressa a uma pergunta, mas paga por isso noutro ponto. Um filtro de Bloom não guarda nenhuma chave e ainda assim consegue dizer de certeza que não. Uma árvore de prefixos responde a perguntas sobre prefixos que uma tabela de dispersão não consegue resolver; um amontoado sabe sempre qual é a sua menor chave e pouco mais. Na última página, é preciso decidir que página retirar da memória. A melhor escolha exige conhecer o futuro.

    1. 01Filtro de Bloom
    2. 02Árvore de prefixos
    3. 03Amontoado binário
    4. 04Substituição de páginas
  • Como um vídeo é codificadoL2 · 8

    Um codificador de vídeo não é um algoritmo, mas oito etapas numa ordem fixa, e a ordem não é arbitrária: cada etapa existe porque a anterior tornou o seu trabalho possível. Esta ferramenta modela uma delas. A cadeia abaixo liga às outras sete.

    1. 01Amostragem
    2. 02Subamostragem de croma
    3. 03Estrutura GOP
    4. 04Estimação de movimento
    5. 05Quantização
    6. 06Codificação entrópica
    7. 07Controle de taxa
    8. 08Orçamento de tamanho
  • Proteger uma transmissão: revogar um dispositivo e depois descobrir qualL3 · 2

    Duas metades do mesmo problema, na ordem em que um estúdio se depara com elas. Primeiro, uma chave foi exposta e a licença tem de continuar a funcionar para todos os outros, o que acaba por custar um cabeçalho que não cresce de todo com a dimensão do sistema. Depois vem a parte mais complexa: saber de quem era a chave a partir de uma cópia que vários subscritores construíram em conjunto com o propósito expresso de não identificar ninguém.

    1. 01Revogação de dispositivos
    2. 02Marca de água forense
  • Como um LLM escolhe a palavra seguinteL3 · 3

    Duas ferramentas que desvendam um grande modelo de linguagem no instante em que ele escolhe uma palavra. A segunda opera literalmente sobre a primeira: os candidatos que ela classifica são entradas do vocabulário que a primeira constrói.

    1. 01Tokenizador
    2. 02Vetores de tokens e semelhança
    3. 03Temperatura e amostragem
  • Contar trabalho, não segundosL3 · 4

    Um cronômetro mede o seu computador. Contar operações mede o algoritmo. Duas ferramentas nascidas desse único hábito.

    1. 01Crescimento em O grande
    2. 02Corrida de Algoritmos de Ordenação
    3. 03Explorador da Árvore de Recursão
    4. 04Procura de caminhos
  • A transformada de Fourier na práticaL3 · 4

    Um sinal é uma soma de setas giratórias. Na prática, qualquer interpretação acarreta custos que as fórmulas dos manuais omitem. Uma janela finita dispersa por todas as bandas os tons que nela não couberem. Janelas curtas compram tempo. Pagam em afinação. Uma média também atua como um filtro com forma própria. A última página explica a lógica que permite calcular tudo isto atempadamente.

    1. 01Transformada discreta de Fourier
    2. 02Espectrograma
    3. 03Média móvel como filtro
    4. 04Transformada rápida de Fourier
  • Por que razão um algoritmo está corretoL3 · 4

    Um algoritmo está correto por uma razão que se pode enunciar, e incorreto por uma falha que um pequeno teste revela. Cada página confronta uma versão correta com uma alternativa plausível mas errada: catorze das dezasseis formas de programar uma busca binária falham. O algoritmo guloso para o troco perde nas antigas moedas britânicas. Nunca falha com os cêntimos americanos. Kruskal e Prim concordam por um motivo claro. E um código concebido para corrigir um bit invertido torna duas inversões ainda piores.

    1. 01Busca binária
    2. 02Troco em moedas
    3. 03Árvore de expansão mínima
    4. 04Código de Hamming
  • Compressão manualL3 · 4

    Quatro codificadores que poderia fazer no papel, ordenados por aquilo que cada um consegue ver e que o anterior não conseguia. O quarto não comprime absolutamente nada, e é a razão pela qual o primeiro funciona com texto.

    1. 01Run-length
    2. 02Huffman
    3. 03LZ77
    4. 04Burrows-Wheeler

Biologia e Química

  • Relógios na rochaL2 · 3

    Uma exponencial, lida de três maneiras. No sentido direto, diz-nos quanto resta; no sentido inverso, revela a idade de algo; e, aplicada ao ADN em vez de aos núcleos, precisa de uma rocha para ser calibrada.

    1. 01Decaimento radioativo
    2. 02Datação radiométrica
    3. 03Relógio molecular
  • Geometria numa superfície curvaL2 · 4

    Numa superfície curva as regras demonstradas no papel deixam de se aplicar, e a exata medida em que cada uma falha quantifica a curvatura a partir do interior. Uma rota retilínea altera o seu rumo na bússola, uma seta transportada sem rodar regressa rodada, um círculo fica com o comprimento errado e, no plano hiperbólico, nenhum triângulo consegue conter mais do que π.

    1. 01Rotas de círculo máximo
    2. 02Transporte paralelo
    3. 03Theorema egregium
    4. 04O plano hiperbólico
  • Por que uma reação ocorreL2 · 4

    O calor liberado por uma reação não determina se ela avança; o gelo derrete absorvendo calor. Estas quatro páginas constroem a contabilidade que efetivamente toma essa decisão: a entalpia, que se soma como as equações; a energia livre padrão, que é uma constante de equilíbrio em outras unidades; a diferença entre deslocar o K e deslocar o Q; e uma pilha que lê essa diferença como uma voltagem.

    1. 01Lei de Hess
    2. 02Energia livre de Gibbs
    3. 03Princípio de Le Chatelier
    4. 04Equação de Nernst
  • Misturas e soluçõesL2 · 5

    Um gás numa mistura atua segundo a sua própria pressão parcial, a qual define o limite de profundidade de um mergulhador. Um líquido ferve quando a sua pressão de vapor atinge a pressão acima de si. Dois líquidos que se misturam de forma imperfeita limitam um alambique a cerca de 95,6% de etanol em massa, as partículas dissolvidas fazem um kelvin de descida no ponto de congelação valer treze bar de pressão osmótica, e um sal só se dissolve até os seus iões alcançarem um produto fixo.

    1. 01Pressão parcial
    2. 02Pressão de vapor e ebulição
    3. 03Destilação fracionada
    4. 04Propriedades coligativas
    5. 05Produto de solubilidade
  • Crescimento limitadoL2 · 4

    Cada população aqui é travada por algo, e esse algo torna-se menos complacente a cada passo: primeiro o próprio adensamento que provoca, depois uma captura fixa subtraída ao total, a seguir um predador que é, por si só, uma população, e por fim ficar sem pessoas para infetar.

    1. 01Crescimento logístico
    2. 02Captura
    3. 03Predador e presa
    4. 04Epidemias
  • Como é feita uma previsão meteorológicaL3 · 3

    Uma previsão é um modelo avançado no tempo a partir de um estado inicial que ninguém conhece com exatidão. Por isso, os meteorologistas executam o modelo várias vezes e deixam que a divergência indique o nível de confiança a depositar. A segunda página abre o modelo e encontra uma falha que nada tem a ver com o caos. A terceira regressa às equações de Lorenz de 1963, onde a posição exata rapidamente se perde, mas a forma traçada nunca desaparece.

    1. 01Previsão por conjuntos
    2. 02O tempo numa malha
    3. 03O atrator de Lorenz
  • Calcular com moléculasL4 · 5

    Cinco ferramentas constroem um único argumento: o DNA é um autêntico meio de armazenamento e um verdadeiro computador, e ambos esbarram em limites que se podem calcular em vez de adivinhar. Cada etapa fornece à seguinte um número específico.

    1. 01Armazenar dados em ADN
    2. 02Escala da computação com ADN
    3. 03O paradoxo de Levinthal
    4. 04Porta de deslocamento de cadeia
    5. 05Energia por operação

Estatística e Finanças

  • Das contagens às curvasL2 · 6

    Seis ferramentas e uma distribuição. Tudo aqui é a binomial num limite diferente, ou a binomial lida ao contrário: conte os sucessos, deixe a contagem crescer e veja surgir uma curva em sino que ninguém ali colocou.

    1. 01Binomial
    2. 02Poisson
    3. 03Distribuição normal
    4. 04Teorema do limite central
    5. 05Valor z
    6. 06Intervalo de confiança
  • Quando é que uma diferença é real?L2 · 4

    Quatro ferramentas exploram uma única questão com cada vez menos dados de partida: dois grupos, depois uma quantidade qualquer, e a seguir contagens sem qualquer média. A última ferramenta coloca a questão antes mesmo de os dados existirem.

    1. 01Teste t
    2. 02ANOVA
    3. 03Qui-quadrado
    4. 04Tamanho da amostra
  • O a priori e de onde ele vemL2 · 3

    Ninguém contesta a aritmética do teorema de Bayes. Contestam o a priori: de onde veio o primeiro número e quem o escolheu. Estas três ferramentas abordam a questão por ordem de dificuldade: um a priori que se pode consultar, um a priori que o mecanismo nos entrega, e um a priori que ninguém tem.

    1. 01Teorema de Bayes
    2. 02Bilhar de Bayes
    3. 03Bioassinaturas
  • O que p < 0,05 não prometeL2 · 4

    Um valor-p responde a uma só pergunta sobre um teste planeado. Na prática, os estudos fazem vinte testes, espreitam os dados à medida que chegam e publicam apenas os resultados significativos. Cada uma destas decisões altera o valor real de p < 0,05. Aqui, cada página pega num procedimento aparentemente inofensivo e calcula com rigor o que ele custa.

    1. 01Comparações múltiplas
    2. 02Paragem opcional
    3. 03A maldição do vencedor
    4. 04Falsas descobertas
  • Jogos justos que te levam à ruínaL2 · 4

    O valor esperado é uma promessa sobre a média de um grande número de jogadores. Cada jogador, porém, conta apenas com a sua própria banca. Um jogo pode ser justo, ou até favorável a quem aposta, e ainda assim levar quase todos os jogadores à ruína. Em cada página, a média aparece como uma linha tracejada, quase um fantasma, enquanto acompanhas o que acontece aos jogadores que a compõem.

    1. 01A ruína do jogador
    2. 02O sistema de duplicação
    3. 03O paradoxo de São Petersburgo
    4. 04O critério de Kelly
  • O risco, medidoL3 · 6

    Seis ferramentas sobre os mesmos 98 anos de retornos, cada uma passando à seguinte uma quantidade específica. A sequência responde a uma pergunta em seis passos: o que é de facto arriscado num investimento, e quanto do que nos dizem sobre ele pode ser comprovado?

    1. 01Onde está o risco
    2. 02Drawdown e travão
    3. 03A ordem conta
    4. 04Rebalancear
    5. 05Que certeza tens?
    6. 06A fronteira, mantida

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  • Uma primitiva sem fórmula e uma área de exatamente ln 2

    As regras do capítulo da integração não levam a lado nenhum com (x − 1)/ln x. Ainda assim, a área sob a curva de 0 a 1 é exatamente ln 2, e o caminho até lá tem apenas três linhas assim que se dá um manípulo para rodar ao integral.

  • Um fogo mede-se pelo oxigénio que consome

    Por quilograma de combustível, aquilo que queimamos difere em mais do triplo. Por quilograma de oxigénio, a maioria situa-se a menos de 5% de um mesmo valor, porque o calor é determinado por aquilo em que o oxigénio se transforma, e numa chama limpa transforma-se numa de duas coisas.

  • A fração para π que nada mais pequeno superou em 1 500 anos

    Zu Chongzhi registou 355/113 no século V. Continua a ser a melhor fração para π que se consegue alcançar com três dígitos sobre três, e a razão é um único número grande situado na fração contínua de π.