Como funciona o câmbio de automóveis?

A marcha do carro utiliza o mesmo princípio que o da bicicleta: rodas dentadas ou engrenagens, de tamanhos diferentes e ligados entre si. Esse truque da mecânica aproveita muito melhor a força do motor. Quando você engata uma primeira, por exemplo, você está acionando um par de coroas conectadas. A menor se comunica com o motor, por meio de um eixo, e a maior com as rodas, por outro eixo. Enquanto a menor dá três voltas, junto com o motor, a maior dá apenas uma. É por conta dessa diferença de giros que a primeira marcha tem força (é capaz de fazer o carro andar). Em compensação, não tem velocidade. Lembre-se: em primeira, a cada três giros do motor corresponde um só giro das rodas. Já quando o automóvel está embalado, e você engata uma quarta ou uma quinta, a diferença entre os giros do motor e os giros das rodas é quase inexistente, a velocidade aumenta, mas a força diminui. Experimente sair com um carro em quinta e veja como a quinta é uma marcha fraca.

“Na quarta, as engrenagens têm praticamente o mesmo tamanho” diz o engenheiro mecânico Imad Bedros, da Volkswagen do Brasil. Na maioria dos automóveis existem seis pares de rodas dentadas que correspondem às cinco marchas mais a ré, que inverte o movimento do motor.

Super, Julho de 1995.

Por que a panela de pressão cozinha mais rápido?

Por que dentro dela a água atinge temperaturas mais altas que o normal. Em condições normais, a água vira vapor a 100 graus centígrados. Mesmo dentro da panela de pressão parte dela entra em ebulição ao atingir essa temperatura. “Mas, sem ter por onde escapar, o vapor acaba exercendo uma pressão extra sobre o que não evaporou”, diz o químico Atílio Vanin, da Universidade de São Paulo. Com isso, as moléculas da superfície ficam espremidas e têm mais dificuldade para se transformar em gás. A água consegue atingir, então, temperaturas 105 e até 110 graus sem entrar em ebulição. Como o calor é maior, a comida fica pronta mais depressa. Por isso também é mais rápido fritar um alimento que cozinhá-lo. O óleo da fritura atinge entre 180 a 200 graus antes de ferver.

Os hospitais empregam imensas panelas de pressão – chamadas autoclave – para esterilizar roupas e material cirúrgico, matando as bactérias e os vírus que resistem às temperaturas inferiores a 100 graus.

Super, Julho de 1995.

O que são os equinócios?

São dias em que os períodos iluminado e escuro duram praticamente o mesmo tempo. Isso acontece somente duas vezes no ano. A última foi em 21 de março e a próxima será no dia 23 deste mês. A diferença normal entre a duração do dia e a da noite acontece porque o eixo ao redor do qual a Terra gira sobre si mesma é inclinado 66,5 graus em relação ao plano da sua rotação em torno do Sol. Essa inclinação faz o astro iluminar um hemisfério por menos tempo durante o outono e o inverno. No início da primavera acontece o equinócio – dia em que a rota do Sol se alinha com o equador. Então, a parte iluminada passa a ser maior durante seis meses.

Mas a duração de noite e dia não é exatamente a mesma, como sugere o nome – em latim equi, significa igual, e nócio, noite. “Acontece que os raios do Sol começam a iluminar a Terra minutos antes de ele aparecer no horizonte e continuam logo depois que ele se põe”, diz o astrônomo Roberto Boczko, da Universidade de São Paulo. Assim, a parte clara do dia acaba sendo ligeiramente maior.

Super, Setembro de 1999.

Se o ouro tem maior resistividade que a prata e o cobre, por que ele é melhor condutor de eletricidade que esses metais?

De fato, a resistividade elétrica do ouro é maior que a da prata e do cobre. Segundo o Handbook of chemistry and physics (75º edição), a resistividade do ouro à temperatura ambiente é de 2,271 x 10^-6 Ω.m contra 1,725 x 10^-8 Ω.m do cobre e 1,629 x 10^-5 Ω.m da prata. Contudo, o ouro é frequentemente utilizado em contatos elétricos de alta qualidade, não porque seja melhor condutor que os outros dois metais, mas porque é mais resistente à corrosão.

A prata e o cobre são mais propensos à formação de óxidos metálicos em sua superfície, o que se evidencia pela perda de brilho desses materiais quando expostos ao ar por longos períodos. Esses óxidos formados na superfície são compostos isolantes, o que aumenta consideravelmente a resistência elétrica dos contatos. Assim, para aplicações nas quais é fundamental que a qualidade do contato elétrico não se degrade ao longo do tempo, deve-se utilizar condutores de ouro em vez de prata ou cobre. Isso tem aplicações, por exemplo na indústria eletrônica, em que partes de dispositivos semicondutores – como transistores e circuitos integrados – são conectados com fios de ouro muito finos para garantir confiabilidade à conexão.

Marlus Koehler

Departamento de Física, Universidade Federal do Paraná.

Revista Ciência Hoje, Setembro de 2007.

Como é possível a identificação de corpos que tiveram contato com temperaturas próximas aos 1.000°C, como no caso do acidente recente no aeroporto de Congonhas?

Os métodos tradicionais de identificação forense de cadáveres são geralmente baseados em exames de impressões digitais, arcada dental ou ossos. Entretanto, em casos de desastres aéreos, principalmente aqueles em que houve incêndio e explosão, como o do vôo TAM 3054, frequentemente esses métodos não podem ser utilizados e temos de recorrer ao estudo do DNA.

O DNA é uma molécula orgânica constituída de longas cadeias de milhões de bases. Para identificação das pessoas, podemos estudar regiões repetitivas do DNA nuclear (chamadas microssatélites ou STRs) ou alternativamente regiões variáveis do DNA mitocondrial. O DNA mitocondrial tem a vantagem de existir em milhares de cópias nas células, de forma que sua análise é mais sensível. De qualquer forma, precisamos de cadeias de pelo menos 100-150 bases para fazer esses exames. Com altas temperaturas, as cadeias de DNA se quebram em pedaços pequenos. Se estes forem menores que o tamanho crítico de 100 bases, os estudos se tornam efetivamente inviáveis.

Na prática, mesmo em casos de explosão, frequentemente é possível encontrar alguma parte de um cadáver que não tenha sido completamente carbonizada. O DNA no interior dos ossos e especialmente dos dentes está mais bem protegido e, em um bom número de casos, podem-se obter fragmentos de tamanho adequado para análise. A identificação então é feita pela comparação do padrão genético das vítimas com familiares. No caso do DNA mitocondrial, basta a mãe, um irmão ou irmã ou qualquer outro parente em linhagem materna para a identificação.

No caso de não ser possível uma identificação dos corpos, as famílias podem conseguir uma decisão judicial de “morte presumida” para obter um atestado de óbito.

Sergio D. J. Pena

Departamento de Bioquímica e Imunologia, Universidade Federal de Minas Gerais e Laboratório GENE (MG)

Revista Ciência Hoje, Setembro de 2007.

Como são formadas as imagens em 3-D que aparecem nos livros? Por que quem enxerga com apenas um olho não consegue ver essas imagens?

Para enxergar em três dimensões, cada um dos olhos vê a mesma imagem, só que em uma posição diferente. “É fácil perceber como isso acontece”, diz o oftalmologista Elcio H. Sato, da Escola Paulista de Medicina. “Se colocarmos um dedo a cerca de cinco centímetros da ponta do nariz e fecharmos o olho esquerdo, veremos o dedo em determinada posição. Quando fechamos o direito e abrimos o esquerdo, a sensação é que o dedo mudou de lugar”. O fenômeno acontece porque cada olho vê em um ângulo.

A imagem é registrada pela retina de cada olho que envia mensagens, por meio das vias óticas, para uma região do cérebro chamada lobo occipital. Lá, as duas informações são interpretadas e traduzidas como uma imagem com volume. Por isso, pessoas com visão em apenas um dos olhos não conseguem ver em três dimensões, sejam objetos reais ou impressão em papel.

Os livros que simulam a imagem em três dimensões, chamada estereograma, enganam o cérebro. Por meio de cálculos matemáticos e com a ajuda do computador, cada um dos dois pontos (um visto pelo olho direito e outro pelo esquerdo) necessários para formar uma imagem em três dimensões é identificado. O processo é repetido para cada ponto da imagem e impresso em uma superfície. Os pontos correspondentes são pintados da mesma cor. Quando se olha essa imagem de forma normal, aparece apenas um imenso embaralhado.

Para se ter a sensação de terceira dimensão é preciso que cada um dos olhos veja os pontos correspondentes à mesma imagem separadamente. Isso é possível se desfocarmos a visão. Quando essa informação é enviada ao cérebro, ele interpreta como uma imagem tridimensional.

Super, Abril de 1995.

Por que o sabonete não funciona direito com água salgada?

Por mais que se esfregue, não adianta. A sujeira, que é composta em grande parte de gordura, só vai embora quando o sabonete é usado com água pura, sem sal. “Isso porque os sabões funcionam como uma ponte, unindo as moléculas de gordura às de água, que leva tudo ralo abaixo”, explica o químico Atílio Vanin, da Universidade de São Paulo. Na água salgada, existem substâncias, como cálcio e magnésio, que bagunçam tudo: elas reagem com o sabão impedindo que ele grude na água. Assim, a ponte não consegue se formar e a sujeira não sai de enxurrada. Quanto mais sais, menor a eficiência da limpeza. Banho higiênico, mesmo, é o do chuveiro.

 Super, Agosto de 1999.

Como nosso corpo produz calor?

Pense no motor de um carro. Quando você o liga e a queima de gasolina produz energia, parte dela se perde na forma de calor. No caso do organismo, o motor fica dentro das células, onde quebramos os carboidratos das massas e dos doces que comemos, os ácidos graxos tirados da gordura animal e vegetal e os aminoácidos das proteínas de carnes e grãos. Dessa forma, nossas células produzem uma molécula chamada adenosina trifosfato (ATP), usada pelo corpo para fazer de tudo, desde piscar os olhos até bater o coração. O calor é um efeito colateral da quebra. Ao fazer um esforço, precisamos de mais energia, portanto produzimos mais ATP e acabamos sentindo mais calor. “Por isso suamos e ficamos quentes quando corremos”, diz o citologista Luís Fernando Costa Rosa, da Universidade de São Paulo.

 Super, Agosto de 1999.

Como os ímãs funcionam? De que são feitos? Por que atraem o ferro?

O melhor modo para se entender como um ímã funciona é fazer a seguinte experiência:

·         Primeiro, enrola-se um pedaço de feio de cobre (esmaltado) ao redor de um prego grande, dando várias voltas.

·         Depois, raspa-se com uma palhinha de aço as pontas do fio de cobre e conecta-se cada ponta a um dos polos de uma pilha.

·         Por fim, aproxima-se o conjunto de um clipe.

Sabe-se que o fio de cobre, desligado da pilha, não atrai o clipe. Mas, ao ligá-lo na bateria, ele passa a funcionar como um ímã ou eletroímã. A diferença está no movimento de pequenas partículas atômicas conhecidas como elétrons. Quando o fio é ligado à pilha, o movimento desses elétrons passa a ser ordenado do polo negativo ao positivo da bateria. Esse movimento é chamado de corrente elétrica – a mesma corrente que faz a lâmpada acender e os eletrodomésticos funcionarem. Cada espira (volta do fio de cobre ao redor do prego) percorrida pela corrente elétrica funciona como um pequeno ímã. Ao se dar várias voltas no prego, somam-se os efeitos destes ímãs. No ímã, esta corrente elétrica acontece, de forma natural, no plano atômico, como se fossem as pequenas espiras da nossa experiência. Podemos, então, imaginar um ímã como sendo feito de pequenos ímãs ordenados. Assim, magnetizas um objeto pode ser entendido como um ordenamento destes pequenos ímãs. Apenas algumas substâncias, como o ferro, cobalto, níquel e suas ligas, como o aço, têm a propriedade de se magnetizar. Quando aproximamos um ímã de um pedaço de ferro desmagnetizado, os pequenos ímãs do ferro se alinharão, tornando-o um ímã também. Portanto, ocorre a magnetização e a consequente atração.

Sadao Mori

Físico e apresentador do programa O Professor, da TV Cultura

Galileu, Novembro de 1999.

Da Terra, vemos a Lua muito clara. E da Lua, também é possível ver nosso planeta com muita iluminação? Por quê?

Sim, da Lua também é possível ver a Terra bastante iluminada, como comprovaram os astronautas americanos que estiveram lá. Isso acontece porque tanto o planeta como o satélite refletem a luz solar. Do ponto de vista terrestre, a Lua é, depois do Sol, o astro que apresenta o maior brilho aparente. Da superfície lunar, a Terra pode ser vista ainda mais brilhante, com um diâmetro aparente e um poder de reflexão cerca de quatro vezes maior que o da Lua. Assim, pode-se afirmar que um observador, à luz da “Terra cheia” – totalmente iluminada -, consegue ler uma revista, como a Galileu, por exemplo, sem qualquer problema de iluminação.

Marilena Ordonhes Mollaco

Astrônoma da Rede de Astronomia Observacional

 Galileu, Novembro de 1999.

Por que a água oxigenada, em contato com feridas, forma uma espécie de espuma ou bolhas?

A água oxigenada (H₂O₂) é um agente altamente tóxico e, por isso, é empregado em desinfecções, combatendo os micro-organismos. Nossas células produzem uma enzima (chamada catalase), que tem como propriedade quebrar a água oxigenada em água e oxigênio (a reação catalisada por essa enzima é: 2H₂O₂ à 2H₂O + O₂). Assim, ao colocarmos água oxigenada em uma ferida, a catalase do tecido ferido imediatamente quebra essa substância e o oxigênio produzido é liberado na forma gasosa, o que é observado como bolhas e espuma.

Carlos Frederico Martins Menck

Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo

 Ciência Hoje, Abril de 2008

A Terra irá passar por outra Era Glacial? Quais seriam as principais consequências desse fenômeno?

Tudo indica que sim. Os pesquisadores especulam que a Era Glacial mais recente – que inclui os últimos 1,5 milhão de anos, quando os continentes do hemisfério norte foram parcialmente cobertos por geleiras – pode ainda não ter terminado. A população terrestre, então, estaria vivendo num intervalo interglacial iniciado há cerca de 10 mil anos. Nas eras conhecidas como interglaciais, as geleiras continentais diminuem drasticamente de tamanho e podem até desaparecer. O mecanismo que controla a ocorrência de Eras Glaciais ainda é controvertido. Para entendê-lo, uma das explicações mais aceitas é a chamadas Teoria Astronômica, segundo a qual a Terra atravessa vários ciclos de resfriamento climático, causados por alterações periódicas em seus movimentos e sua órbita. Assim, nos próximos 23 mil anos, o clima do planeta se resfriaria, o que levaria ao estabelecimento de novas condições glaciais.

No entanto, os efeitos do atual aquecimento da terra, provocado pelo aumento do dióxido de carbono (CO₂) na atmosfera, podem interpor um período “superinterglacial”, com temperaturas médias globais bem maiores àquelas registradas ao longo do último milhão de anos. Assim, o início do suposto resfriamento terrestre, que levaria à próxima Era Glacial, seria adiado por alguns milhares de anos. Segundo os estudos do pesquisador Robert P. Sharp, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, durante uma nova Era Glacial o atual nível do mar, devido ao crescimento das geleiras, poderia baixar até 100 m, e as áreas de superfície aumentariam 30%. Os maiores portos do mundo ficariam secos. Outros seriam construídos acompanhando o rebaixamento do nível do mar. À medida que o gelo avançasse, nenhum lugar na face da Terra seria poupado. Em regiões áridas e semiáridas, como áreas da África e do Nordeste do Brasil, por exemplo, haveria um novo regime de chuvas, e as secas deixariam de existir. Populações do hemisfério norte se deslocariam para regiões tropicais, mais habitáveis.

Mais ao norte do planeta, mesmo em locais não tomados pelo gelo, a vida humana se tornaria muito difícil. No solo congelado, por exemplo, seria difícil captar água. O impacto de uma nova glaciação não seria de todo negativo. Áreas hoje inabitáveis dariam ótimos lugares para se viver. Quando as geleiras retrocedessem, os ambientalistas teriam extensas regiões, “novinhas em folha”, para preservar.

Paulo Roberto dos Santos

Professor do Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo

Revista Galileu, Novembro de 1999.

Como é e como funciona um scanner?

Scanner é um equipamento para transformar uma imagem em dígitos, “traduzindo-a” para a linguagem de computador. “Ele é formado por minúsculos sensores fotoelétricos, geralmente distribuídos de forma linear, que varrem (percorrem) todos os pontos da imagem”, diz o engenheiro eletrônico Roberto de Alencar Lotufo, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em São Paulo. Cada linha da imagem é percorrida por um feixe de luz. Ao mesmo tempo, os sensores varrem esse espaço e armazenam a quantidade de luz refletida por cada um dos pontos da linha.

A princípio, essas informações são convertidas em cargas elétricas que depois, ainda no scanner, são transformadas em valores numéricos. O computador decodifica esses números, armazena e pode transformá-los novamente em imagem.

Existem scanners que funcionam apenas em preto e branco e outros que reproduzem cores. No primeiro caso, os sensores passam apenas uma vez por cada ponto da imagem. Os aparelhos de faz possuem um scanner desse tipo para captar o documento. Para capturar as cores, é preciso varrer a imagem três vezes: uma registra o verde, outra o vermelho e outra o azul.

Existem scanners que produzem imagens com maior ou menor definição. Isso é determinado pelo número de pontos por polegada que os sensores fotoelétricos podem ler. Os mais usados atualmente tem uma capacidade de 300 dpi (pontos por polegada), mas existem scanners usados pela indústria gráfica e cinematográfica que possuem uma resolução de ordem de dezenas de milhares de dpi.

 Super, Dezembro de 1995.

Como funcionam os sensores que registram excesso de velocidade?

Sob o asfalto é instalada uma bobina formada por um cabo em espiral que gera um campo elétrico. “Quando uma massa de metal, como o carro, passa sobre ela, provoca mudança no campo”, explica o engenheiro eletrônico Francisco Baltazar Neto, da Foto sensores, empresa do Ceará que produz o equipamento. As bobinas estão ligadas a uma placa eletrônica que calcula a velocidade e, se ela for superior à permitida, aciona uma máquina fotográfica. As imagens são enviadas aos departamentos de trânsito que emitem a multa. Há uma bobina que, em vez da velocidade, registra a imagem do veículo ao passar pelo sinal vermelho. Em alguns cruzamentos de cidades brasileiras foi instalado outro sensor: se o carro parar sobre a faixa de pedestre por 8 segundos, é fotografado.

Super, Novembro de 1996.

Quem corre na chuva se molha mais do que quem fica parado?

Em geral, sim. “Quando um indivíduo está parado, no caso de uma chuva sem vento, as gotas caem perpendicularmente sobre ele, em linha reta”, explica o físico Cláudio Furukawa, da Universidade de São Paulo. Portanto, ela molha apenas a cabeça e os ombros. Se a pessoa correr, seu deslocamento fará com que a chuva, apesar de continuar caindo verticalmente, incida sobre si de forma inclinada. Assim a área atingida pela água será muito maior: peito, pernas, braços e rosto. Fica-se ensopado mais rápido. “No entanto, se ficarmos parados na chuva por muito tempo, a ação da gravidade fará a água escorrer pelo corpo de cima para baixo e ficaremos totalmente molhados”, diz Furukawa. Nesse caso, vale mais a pena correr porque, como a chuva vai atingir apenas as partes da frente do corpo, as costas ficam mais enxutas.

 Super, Março de 1997.