Curvando a luz! (Parte 1)

22/09/2010 § 30 comentários

Quando se estuda Ótica Geométrica, o primeiro postulado (que significa um fato tomado como verdade sempre, movido por observações e evidências) é:

A luz se move em linha reta.

No nosso dia-a-dia, isso é uma verdade absoluta. Se não fosse assim, poderíamos ver coisas meio bizarras, como por exemplo objetos através de obstáculos, como na figura.Outra coisa que mostra esse princípio da luz é que podemos ver a trajetória dela quando iluminamos por um orifício uma sala escura.

Acontece que, em 1915, um safadinho chamado Albert Einstein publicou num trabalho a Teoria da Relatividade Geral, que complementava a sua Teoria da Relatividade Restrita (publicada dez anos antes), que dizia que seria possível a gravidade (isso mesmo, a gravidade!) curvar a luz quando ela passar perto de alguma estrela muito massiva, ou seja, com um campo gravitacional intenso. Alguns leigos tentam explicar isso como se a luz tivesse uma massa (assim como nós) e, portanto, deveria ser atraída pela gravidade. Mas isso está errado!

A Teoria de Einstein diz que a gravidade curva o espaço-tempo, uma estrutura na qual se encontram o conceito de distância e passagem de tempo. Então, o campo gravitacional muda a própria percepção de espaço e tempo. Ou seja, a luz continua seguindo a estrutura do espaço-tempo, que é curva próxima a uma estrela. Quando algo vai “reto” numa estrutura curva, é visto fazendo uma curva também. E é por isso que se diz que a luz faz curva.

Sabendo tudo isso, como explicamos o vídeo a seguir?

Por acaso, há alguma estrela massiva debaixo da garrafinha de água? Ou o cara é gordo pra caramba mesmo e está distorcendo o espaço tempo? A resposta virá na parte 2.

A Lua flamejante

20/09/2010 § 1 Comentário

Acho que uma das explicações mais presentes nos sites e blogs sobre Ciência é sobre o porquê de o céu ser azul. E, por mais incrível que pareça, é o que as pessoas menos sabem explicar. Já ouvi gente dizendo que é porque o céu reflete a água dos oceanos ou até contando aquela velha piadinha “O céu é azul porque Deus é homem.”, mas dificilmente achei alguém que explique o verdadeiro porquê.

Antes de chegar aonde eu quero, tenho que explicar uma coisinha: espalhamento da luz. Quando um raio de luz chega em um átomo ou uma molécula (o que pode ser visto como uma colisão), ele é espalhado em todas as direções.

Tá, mas e aí? O que isso tem a ver com o céu? Acontece que na nossa atmosfera há moléculas de gases (nitrogênio, oxigênio…) que, quando recebem luz branca (que tem todas as cores) do Sol, a espalham. O mais importante disso é que cada cor (luz de comprimento de onda diferente) é espalhada de um modo diferente: o azul muito mais do que o vermelho! Assim, quando olhamos para o céu, vemos luz espalhada pela atmosfera e não luz que veio diretamente do Sol. Como a cor que é mais espalhada é o azul, logo, o céu é azul.

Quando olhamos diretamente para o Sol ao meio-dia, vemos branco… mas não deveríamos ver vermelho ou alaranjado? Porque se o azul é espalhado, a luz que vem direto deveria ter menos azul do que vermelho. É verdade, porém, a camada de atmosfera que a luz atravessa é tão pequena que não percebemos a diferença.

A mudança se dá quando o Sol não está mais a pino e se aproxima do horizonte. Quanto mais atmosfera a luz atravessar, maior o efeito do espalhamento.

No pôr-do-sol, a luz que vemos é a que vem diretamente do Sol e ela atravessa um trecho grande de atmosfera, de modo que muito mais azul é espalhado e vemos tudo muito mais alaranjado.

Isso também acontece com a Lua: quando ela está a pino, a vemos branca. Mas quando ela se aproxima do horizonte:

É demais!

“Gelo” instantâneo e o viral da Trident

16/09/2010 § 1 Comentário

Em química, uma solução é uma mistura de dois ou mais substâncias de modo que permaneçam numa mesma fase. Mas o que é permanecer numa mesma fase? É um aspecto macroscópico homogêneo, ou seja, a mistura se apresenta de forma uniforme em sua extensão. Fica mais fácil de entender com uma figura.

A mistura de água e sal é uma solução, porque não se vê mais o sal depois da mistura. Porém, misturar água e óleo resulta em duas fases (a água e o óleo ficam separados), o que não se classifica como solução.

O que está dissolvido na solução (no caso, o sal) é chamado de soluto e o constituinte no qual se dissolve, solvente (água). Há uma quantidade máxima de soluto que se pode dissolver. Com isso, uma solução é classificada como:

  • Insaturada: que ainda não atingiu a quantidade máxima de soluto dissolvido.
  • Saturada: que têm exatamente o máximo de soluto dissolvido.
  • Supersaturada: que têm mais do que o máximo dissolvido.

Perae, perae! Você fala que têm um máximo, mas que dá pra ter mais soluto que ele na solução? É. Mas uma solução supersaturada é muito instável: a qualquer perturbação o soluto dissolvido a mais que o máximo precipita.

Olhem que fantástico:

O que acontece no vídeo, primeiramente, é a preparação de uma solução supersaturada. Com o aumento de temperatura, fervendo a solução, o máximo de soluto permitido na solução aumenta. É dissolvida uma grande quantidade de acetato de sódio em água. Em seguida, se resfria. A solução resfriada é supersaturada, pois o valor máximo de soluto cai novamente e é menor do que a quantidade adicionada. Quando se encosta na solução, cria-se uma perturbação, que faz com que o soluto extra precipite e, além disso, cristalize (pois a temperatura de cristalização do acetato de sódio é 54°C, maior do que a temperatura na geladeira), criando o “gelo” instantãneo (que não é gelo, é acetato).

Agora é só sair por aí enganando os outros, como a Trident fez lançando o viral:

A ilusão da Máscara de Chaplin

14/09/2010 § Deixe um comentário

Uma das ilusões de ótica mais fodásticas que já vi:

A máscara vista de trás parece girar pro lado contrário! Isso acontece porque o nosso cérebro lê a informação da parte de trás da máscara como um outro rosto projetado em nossa direção (ao invés de um molde, porque o rosto é uma imagem à qual o cérebro está mais acostumado) que gira em sentido contrário (para compensar o espelhamento da imagem que o cérebro faz).

Dá um barato ficar olhando…

Time Warp e as escalas de tempo

13/09/2010 § Deixe um comentário

Estamos acostumados com eventos que têm uma escala de tempo próximas à do dia-a-dia, como dias, horas, minutos e até alguns mais demorados, que duram anos ou meses. Mas no universo não existem somente esses acontecimentos. Por exemplo, uma estrela tem um ciclo de “vida” de alguns bilhões de anos e, por isso, não observamos todo ele. Ou também, a luz demora cerca de 3,3 nanossegundos para viajar um metro, o que nos parece instantâneo.

Mas, com as maravilhas da tecnologia, podemos acompanhar alguns desses eventos muito rápidos usando uma câmera muito lenta. E essa é exatamente a atração do programa Time Warp do Discovery Channel.

Aí vão alguns vídeos curiosos.

Arco-íris no chuveiro

09/09/2010 § 1 Comentário

Um arco-íris é um acontecimento de uma beleza tão grande que consegue fazer todos, mesmo que apressados em sua rotina, darem uma olhadinha pro céu com admiração. Mesmo assim, muita gente (falo por experiência própria) não sabe explicar como ele surge. O que é mais impressionante nisso tudo é que o primeiro modelo que explica o arco-íris surgiu em 1637, quase quatro séculos atrás! Foi descrito pelo famoso filósofo francês René Descartes (sempre me lembro de baralho quando ouço esse nome) em seu livro “Discurso sobre o Método”.

Pra quem não sabe, a atmosfera está repleta de gotículas de água (devido à constante evaporação nos rios e oceanos). A luz do Sol, ao encontrar essas gotículas, sofre, nessa ordem, uma refração, uma reflexão interna e outra refração como está indicado na figura:

De toda a luz que entra na gotícula, a maior parte dela sai concentrada numa direção que faz um ângulo de 42° com o raio incidente.

A luz branca do Sol é uma composição de todas as cores. Ao entrar na gotícula, o desvio que cada cor sofre é ligeiramente diferente devido à diferença no comprimento de onda. Assim, além de concentrada, a luz sai decomposta, formando o arco-íris!

Além disso, também há um outro ângulo (51°) no qual a concentração de luz é alta (porém, menos intensa que no último).  Há então um outro arco-íris chamado de secundário, cujas cores estão invertidas em relação ao anterior (primário), pois a luz sofre duas reflexões internas antes de sair da gota.

“Ah! Conta outra! Não acredito que aquelas cores todas vêm de luz batendo na água. Como você sabe? Você nunca foi lá em cima pra ver!!”. Enfim, construir um arco-íris é mais fácil do parece. Aconteceu comigo esses dias no banho, quando a luz do sol entrou pela janela. Você só precisa ficar embaixo da água e deixar ela espirrar no seu ombro, fazendo gotículas voarem pra sua frente:

Curtam a música aí!

Boas vindas e Roberto Carlos

04/09/2010 § Deixe um comentário

Tcha nã! Aqui inauguro o mais novo blog da internet…

Mas, fuck, já não tem blog o suficiente por aí? Tá, tem algumas centenas de milhões. Mas a maioria dos que eu vejo por aí se baseiam em postar fotos de elefantes masturbando velhas com a tromba ou de alguma mulher peituda usando roupas tamanho PPP.

Então, irritado com isso, pretendo trazer aqui algum conteúdo inútil mais apropriado: as maravilhas da Ciência. Não, não vou enumerar as Leis de Newton no próximo post. Isso é coisa que você já devia saber, seu vagabundo! Eu vou é tentar mostrar um pouco da parte legal de ser um físico (sim, eu faço Física na USP de São Carlos). Bom, vamos começar logo que na prática é mais fácil de entender (chupem físicos experimentais!).

Ontem eu estava sem nada pra fazer, o que não é muito comum pra quem estuda física, e resolvi fuçar na internet. Logo me deparei com uma notícia um tanto peculiar: “Físicos criam equação que explica o gol de falta de Roberto Carlos em 97”. Se você leu isso e já sabe qual é o gol do qual eles estão falando e se essa for uma das informações mais interessantes no seu cérebro (já consigo pensar em uns 3 exemplos de pessoas que conheço), meus sinceros parabéns, você é um idiota! Se você consegue resolver uma integral tripla em coordenadas esféricas ou entender 65% de um texto de Nietzche, não deve saber que gol é esse, então:

Nossa, belo gol. Como a Física é bonita, né? Você não quer crescer e ser igual a esses gênios que explicaram como aconteceu esse incrível feito que trouxe alegria ao nosso país? Hein? Hein?

Eu tenho alguns poréns a acrescentar:

1. Primeiro de tudo: por que isso virou notícia? Se os físicos sabem o que tem dentro de um próton e também como calcular a curva que a luz faz quando uma estrela distorce o espaço-tempo, é óbvio que eles sabem explicar porque uma mísera bola de futebol faz curva.

2. O trabalho dos caras não foi pra explicar o gol do Roberto Carlos. Eu não imagino um grupo de físicos da École Polytechnique um dia, no período de almoço, abrindo o YouTube juntos pra ver lances de futebol e falando “Poha! Vamos fazer uns experimentos aí pra explicar isso.”. Não! Eles estavam estudando trajetórias de esferas girando num meio viscoso, que têm muito mais aplicações do que isso. Provavelmente eles pensaram: “Vamos fazer propaganda agora da nossa pesquisa pro povão. Como vamos fazer? Hum… Já sei, vamos falar de algo bem famoso e estúpido pra eles nos acharem gênios.” (Hmm… isso de certa forma responde o primeiro porém).

3. Se você acha que uma bola fazendo uma curva é uma maravilha da Física, você é facilmente impressionável. Existem milhares de fatos científicos que são inúmeras vezes mais legais que um cara chutando uma bola pra ela entrar num retângulo, como os que foram citados no primeiro porém.

Nessas horas eu não entendo aqueles que me dizem: “Aii! Como você gosta de Física? É tão chato!”. Sem comentários…

Pra quem não entendeu o título do blog (Quanta é o plural de quantum): http://pt.wikipedia.org/wiki/Quantum
http://pt.wikipedia.org/wiki/Quantização

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