Os dados digitais em seu disco rígido possuem massa?

3 semanas ago
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No mundo de hoje, os dados são importantes. Onde quer que você olhe, os dados estão sendo armazenados de alguma forma ou de outra. Antigamente, quando qualquer tipo de dado era armazenado na forma de papel, era facilmente quantificável quantos quilos de papel (ou dados) estavam sendo usados ​​ou armazenados. No entanto, no mundo de hoje, essa comparação é bastante tola, pois até mesmo enormes quantidades de dados podem ser salvos em um disco rígido, o que era completamente inconcebível no passado. A questão permanece, no entanto … todos esses dados armazenados têm massa? Antes de respondermos, vamos dar uma olhada mais de perto em como armazenamos e visualizamos dados em um disco rígido.

Como funciona um disco rígido

Um disco rígido possui algumas partes que ajudam a ler e gravar dados. A primeira parte primária de um disco rígido é o prato, que é uma placa circular feita de material magnético. O prato é dividido em bilhões de pequenas áreas. Cada área do prato pode ser magnetizada (para 1) ou desmagnetizada (para 0). A razão pela qual esta forma de memória é magnetizada é porque mesmo que a fonte de alimentação esteja ausente, esta forma de memória permanece segura.

trabalho em disco rígido

(Crédito da foto: Surachit / Wikimedia Commons)

Os dados armazenados em um disco rígido não são aleatórios, onde a magnetização e a desmagnetização podem ocorrer em qualquer lugar. O computador carrega o armazenamento de dados de maneira ordenada para que possa encontrar os dados posteriormente. Os bits de dados são armazenados em caminhos circulares presentes no prato, conhecidos como faixas . Cada faixa é dividida em seções menores conhecidas como setores . O computador possui um mapa detalhado de quais setores do disco rígido contêm dados e quais não. Portanto, sempre que precisar escrever ou acessar os dados, ele aparecerá no mapa e executará a ação apropriada.

Há um mecanismo de braço que move um minúsculo ímã chamado  cabeçote de leitura / gravação  para frente e para trás sobre os pratos para gravar ou armazenar informações. Há também um circuito eletrônico que controla tudo e funciona como um link entre o disco rígido e o resto do seu computador.

O peso real

Agora, pergunte a quase qualquer pessoa que você saiba se existe um “peso” de seus dados, e a resposta que eles provavelmente lhe darão é não. No entanto, se você conhece alguém que é físico ou uma pessoa envolvida na ciência, sua resposta pode ser um pouco diferente. Por todas as razões práticas, podemos afirmar que o peso de um disco rígido não aumenta, mas essa afirmação pode ser questionada dependendo de qual escala de medida você está considerando este “peso”. De uma perspectiva puramente precisa e científica, o peso muda de 10 a 14gramas, e você verá como isso é calculado abaixo.

Todo átomo tem uma certa propriedade conhecida como o momento do dipolo magnético . A teoria do momento do dipolo magnético afirma que cada átomo atua como um minúsculo ímã de barra com um pólo norte e um pólo sul. O material magnético do prato é feito de um material ferromagnético . O processo de magnetização em um material ferromagnético, quando dados são escritos nele, é que todos os pólos norte tendem a se alinhar em uma direção. Isso leva à formação de domínios magnéticos onde um grupo particular de átomos se torna magneticamente alinhado em uma direção. Se este domínio magnético dos átomos se alinhar em direção à cabeça de leitura, ele representa um bit definido (1); se estiver voltado para longe da cabeça de leitura, é chamado de bit não definido (0).

Também é importante entender que cada átomo agindo como um ímã tem uma certa quantidade de energia que ele libera, dependendo se os átomos estão alinhados ou alinhados. Segundo as leis da física, a quantidade de energia que o par de um dipolo magnético é:

Agora que sabemos a quantidade de energia que dois dipolos magnéticos criam, devemos trazer mais uma equação para a imagem – uma famosa equação de um cientista igualmente famoso. Não é outro senão a infame equação de Albert Einstein E = mc 2 . Agora, como essa equação desempenha um papel na descoberta da massa digital de dados? A razão pela qual a equação acima é introduzida é mostrar que, assim como a massa interage com a gravidade para produzir o efeito de um objeto tendo peso, também a energia se associa à gravidade para dar peso a ela. Assim, tomando as diferenças de energia entre os dois alinhamentos magnéticos possíveis e dividindo a resposta resultante com c 2 , obtemos a massa equivalente de dados digitais.

Einstein

(Crédito de imagem: Flickr)

Você ainda deve estar se perguntando como chegamos à mudança aproximada na massa do disco rígido, à medida que os dados digitais são preenchidos. Suponha que tomemos 10 gramas de cobalto como nossa escolha de material para o qual queremos armazenar dados. O momento dipolar magnético contribuído por cada átomo é fornecido através de um único elétron livre. O momento dipolar magnético adicionado de um único elétron é igual ao Magnetron da Bohr . O Magnetron de Bohr é uma constante física em física atômica – uma unidade natural para expressar o momento magnético de um elétron causado por seu momento angular orbital ou spin (fique lá, as coisas ficam mais fáceis daqui).

Niels Bohr Date LOC não verificado

Niels Bohr. (Crédito da foto: domínio público / Wikimedia Commons)

Isso significaria que há 10 23 elétrons (eu vou salvar vocês, os cálculos). Um disco rígido de 1 TB tem cerca de 10 12 domínios presentes em aproximadamente 400 cm 2 . Assumindo que cada domínio tem quatro domínios vizinhos, ele obteria -5J se todos estivessem alinhados na mesma direção e + 5J se todos fossem alinhados. Se ligarmos esses valores na equação acima e dividirmos por c 2 , obtemos uma diferença de massa efetiva de 10 -14 gramas. É assim que provamos que os dados digitais têm massa, mesmo que seja uma quantia incrivelmente pequena!

Referências:

  1. Bohr Magneton
  2. americano científico
  3. Explique essas coisas
Os dados digitais em seu disco rígido possuem massa?
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