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Calor que derrete

No início de setembro (2013) a mídia noticiou o fato de um carro ter “derretido” por causa do calor direcionado por um prédio espelhado.

Notícia tão incomum causou espanto e quem leu sobre ela, provavelmente, se perguntou de que modo um acontecimento como esse seria possível.

Antes de buscar uma explicação para esse fenômeno ocorrido no século XXI, vamos lembrar um outro fato que, segundo contam alguns, teria se passado há mais de 2200 anos.  No século II de nossa era, o escritor Luciano de Samósata (125-180) narrou que entre 214 e 212 a.C, durante o cerco realizado pelos romanos à cidade grega de Siracusa, Arquimedes (287 a.C. – 212 a.C) teria destruído os navios inimigos com fogo. Séculos depois, o matemático grego, Anthemius de Tralles (474-558), escreveu que os navios teriam queimado pelo uso de um aparelho que ele denominou de “raio de  calor de Arquimedes”. Esse aparelho, segundo alguns poderia ter sido formado por placas de bronze ou cobre polido que atuariam como um espelho, concentrando os raios solares sobre os navios e provocando seu incêndio.

Segundo narrativa do século II, Arquimedes teria usado espelhos para incendiar as velas de navios inimigos que se aproximavam de Siracusa.

Segundo narrativa do século II, Arquimedes teria usado espelhos para incendiar as velas de navios inimigos que se aproximavam de Siracusa. (ilustração em http://www.energy-without-carbon.org/SolarThermalCST)

A existência desse aparelho vem sendo questionada desde o Renascimento e as  tentativas de recriá-lo não tiveram êxito. Nenhum equipamento foi capaz de incendiar um navio como aqueles usados pelos romanos. Por isso, acredita-se que essa narrativa seja uma lenda. Segundo pesquisadores, no máximo, o intenso feixe luminoso dirigido sobre os navios poderia ter desorientado a tripulação.

Mas, qual a relação do suposto aparelho de Arquimedes com o carro derretido pelo edifício?

O edifício em questão tem um formato curvilíneo, e é recoberto por grande número de placas de vidro  que agem como se fossem espelhos.  Os reflexos produzidos por elas convergem para um determinado ponto, o foco.

Os raios luminosos são refletidos pelo espelho e convergem para um mesmo ponto, o foco.

Os raios luminosos são refletidos pelo espelho e convergem para um mesmo ponto, o foco (F).

Esse feixe concentrado de luz em uma pequena área provoca  aquecimento local. Não esqueça que o espectro luminoso é formado pela luz visível e por outras radiações não visíveis, entre elas, a radiação infravermelha que pode ser sentida na forma de calor.

É bem fácil perceber esse fato quando usamos lentes convergentes como as de uma lupa, por exemplo. A radiação atravessa a lente e se concentra em um ponto, o foco. Ali, aluz é mais intensa e a temperatura é mais alta.

Lente convergente
Ao atravessar a lente a radiação se concentra sobre um ponto.

Ao atravessar a lente a radiação se concentra sobre um ponto.

A radiação concentrada aumenta a temperatura no local, podendo inclusive provocar a combustão de materiais como papel ou folhas secas.

A radiação concentrada aumenta a temperatura no local, podendo inclusive provocar a combustão de materiais como papel ou folhas secas.

O carro mencionado no noticiário, estava estacionado exatamente no ponto correspondente ao foco da radiação refletida pelos vidros.  Um termômetro colocado no local apontou que a temperatura chegou a mais de 91 graus Celsius, e foi capaz de amolecer os plásticos que faziam parte da estrutura do carro.

Partes plásticas do carro amoleceram com o calor produzido pelo reflexo do edifício.

Partes plásticas do carro amoleceram com o calor produzido pelo reflexo do edifício. Imagem em http://www.lbc.co.uk

O espelho retrovisor mudou de forma e ficou queimado.

O espelho retrovisor mudou de forma e ficou queimado.

 

Professor: Noticiários costumam ser importante fonte de informações que podem ser aproveitadas para contextualizar os conteúdos desenvolvidos em sala de aula. Ao aproveitarmos os “ganchos” que eles nos oferecem conseguimos aproximar os assuntos abordados em sala da realidade cotidiana. O uso de lentes de aumento (lupas) para queimar folhas secas ou papel é bem simples, mas é experimento que deve ser feito com a supervisão de adultos. É importante orientar para que os alunos desviem os olhos do (foco) ponto mais brilhante evitando a possibilidade de alguma lesão nos olhos. É fundamental também um trabalho de conscientização para o risco de incêndios. Vale reforçar o ditado popular que afirma que “com fogo não se brinca”!!

 

O mundo em cores

Vivemos em um mundo multicolorido e podemos ver tantas nuances de cor porque  nossos olhos possuem  cerca de 6 a 7 milhões de células especiais, denominadas cones,  que reagem aos estímulos luminosos e têm sensibilidade para diferenciar os vários comprimentos de onda que correspondem às diferentes cores. A percepção de luminosidade (claro e escuro) é feita por células denominadas bastonetes.

Entre os  animais, a capacidade de ver cores é bastante variada e se relaciona à presença ou ausência dos cones ou ao seu funcionamento. Os seres humanos possuem três tipos de cones, cada um deles sensíveis a comprimentos de onda longos (L), médios (M) e curtos (S). O funcionamento inadequado dessas células gera  problemas na visão em cores, como por exemplo, o daltonismo (discromatopsia), onde há dificuldade em distinguir algumas cores. Pessoas com daltonismo têm dificuldade em identificar as cores de um semáforo (farol) de trânsito, por isso, deveria haver um padrão na disposição das luzes, de modo que essas pessoas pudessem identificar a cor somente pela mudança na luminosidade quando a lâmpada acendesse.

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Muitos dos animais que convivem conosco têm uma visão em cores bem mais limitada do que a nossa. Cães,  vêm principalmente tons de cinza e alguns tons de amarelo e azul. Os gatos e felinos em geral, vêem com menos cores ainda, no entanto, esses animais têm visão noturna muito eficiente.

see_girl-dog-1     see-girl-dog2   Na foto da ecolorblindsquerda a cena  como vista pelo olho humano, na direita, a mesma cena como seria vista pelos cães. (fonte: http://www.colormatters.com/color-matters-for-kids/how-animals-see-color).

color_vision 01    color_vision 02   Na foto da esquerda, a imagem como seria vista pelo olho humano, na direita, a imagem como seria vista pelos gatos.

Mas, qual a origem de tantas cores?

A luz branca, como a do Sol, é formada pela combinação das diversas cores que compõem o espectro visível ao olho humano.

espectro visivel

Quando decomposta, a luz branca revela sua verdadeira constituição: a associação de vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil (ou índigo) e violeta.

Podemos ver essas cores nos arco-íris, que se formam quando as gotas de água em suspensão no ar, produzem a dispersão  dos raios de luz do Sol e decompõe a luz branca.

arco-iris

O fenômeno da dispersão da luz branca, também pode ser observado em um CD. Quando um feixe de luz branca incide sobre as  ranhuras muito estreitas do CD, essa luz se dispersa, revelando as cores que a compõe. Experimente e teste diferentes fontes de luz.

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E como vemos as diferentes cores?

Quando a luz branca incide sobre um corpo azul, por exemplo, o corpo absorve todas as outras cores do espectro visível e reflete somente o azul. Um corpo de cor branca é aquele que reflete todas as cores, sem absorver nenhuma.

As cores  que não se decompõe em outras,  são denominadas cores primárias, são elas: o amarelo puro, o azul ciano e o vermelho magenta ( um vermelho mais próximo do  lilás).

cores primárias

Quando as cores se sobrepõem, formam toda a gama multicolorida que conhecemos.

Por exemplo:  o vermelho que usamos no dia a dia é uma mistura do vermelho magenta com o amarelo. Observe na ilustração acima que o vermelho se encontra entre o amarelo e o magenta, na região onde as duas cores se misturam.

Podemos realizar uma experimentação bem simples, mas bastante curiosa que demonstra esse fato. Para isso serão necessários:

– papel branco

– lápis de cor amarelo

– pedaço de plástico transparente vermelho

Com o lápis de cor, desenhe um pássaro amarelo no papel (não o contorne de preto). Coloque sobre seu desenho o plástico vermelho transparente. Observe. Procure explicar o observado.

Pássaro amarelo

Professor:

A experimentação é bem simples, mas a explicação requer que os alunos tenham compreendido os conceitos que explicam as  diferentes cores e como somos capazes de identificá-las. O desenho amarelo foi feito em papel branco, isto é, o papel branco reflete todas as cores, menos o amarelo do desenho.  Quando cobrimos o papel e o desenho com o plástico vermelho (feito com pigmento vermelho magenta e amarelo), o plástico filtra a luz branca (que tem todas as cores em sua composição) e deixa passar a cor  vermelha. Mas o plástico também tem amarelo em sua composição, então,  esse amarelo também é refletido, porém,  nossos olhos não têm sensibilidade suficiente para distingui-lo do vermelho e por isso o desenho parece ter sumido.