Como funciona a caixa-preta?

Nem sempre são as notícias boas que ganham destaque na TV, no rádio, nos jornais e nas páginas da internet. Notícias sobre quedas de avião, por exemplo, são sempre tristes e se espalham muito depressa. Já reparou que sempre que há um acidente grave com aviões fala-se em encontrar a caixa-preta? Quem sabe o que é isso? E como funciona?
Ao contrário do que o nome diz, a caixa-preta não é preta. Até já foi, mas hoje em dia, para facilitar sua localização, ela é pintada de cores fortes, como o vermelho e o laranja.
A caixa-preta funciona como um gravador de vozes da tripulação na cabine de comando e, também, como um arquivo de dados do voo, registrando, o tempo todo, a velocidade do avião, sua aceleração, altitude, alerta de falhas dos sistemas etc.
Para resistir a imprevistos como incêndio, explosões e grandes profundidades aquáticas, a caixa-preta é feita de materiais muito resistentes, um deles é o titânio. Ela quase sempre fica localizada na cauda da aeronave, que costuma ser ser a última parte a sofrer o impacto da queda.
Localizar a caixa-preta não é importante apenas para saber o que aconteceu nos casos de acidente. Ela é fundamental para que se possam corrigir falhas e prevenir situações semelhantes em outros voos.
Na opinião de muitos especialistas, as informações contidas na caixa preta ajudam a fazer com que o avião seja um dos meios de transporte mais seguros.

Pedro Teixeira Lacava
Divisão de Engenharia Aeroespacial, Instituto Tecnológico de Aeronáutica.

Revista Ciência Hoje das Crianças, dezembro de 2015.

Coo funciona o laser?

O laser está presente não apenas nas aventuras dos filmes de super-heróis e nas pesquisas científicas, mas em objetos do nosso dia a dia. Canetas que disparam pontos de luz para apresentações, aparelhos de CD e DVD, instrumentos cirúrgicos, leitores de códigos de barra... Tudo isso depende de raios laser!
Embora seja uma fonte de luz cada vez mais comum, o laser tem algumas características que o diferenciam da maior parte das outras fontes de luz, como o Sol, as velas ou as lâmpadas. Vamos entender melhor!
Quando colocamos uma barra de ferro no fogo, por exemplo,a barra esquenta, e com isso seus átomos - as minúsculas unidades formadoras de todas as coisas -  ganham energia. No entanto esta energia é rapidamente perdida na forma de luz, num processo chamado emissão espontânea. É por causa dele que vemos a barra aquecida ficar incandescente e emitir uma luz avermelhada, como se estivesse em brasa.
A maior parte dos átomos da barra está, quase o tempo todo, num estado de menor energia, porque estão sempre emitindo como luz a energia ganha pelo calor. Acontece, porém, que os átomos do material que constitui o laser são mantidos artificialmente a maior parte do tempo num estado de maior energia. Quando um deles emite luz espontaneamente, a onda luminosa se propaga pelo material, afetando outros átomos que estão num estado de maior energia e induzindo a emitir o mesmo tipo de luz, um efeito que se chama emissão estimulada. De fato, a palavra LASER é uma sigla  em inglês que quer que quer dizer"amplificação da luz por emissão estimulada de radiação".
A amplificação (aumento da intensidade) da luz acontece porque o material do laser fica espremido entre dois espelhos. De um lado um espelho comum, e do outro um espelho especial, que não reflete toda luz, mas quase toda. Um a pequena parte passa. É o feixe que vemos sair do laser! A luz refletida pelos espelhos fica indo e voltando dentro do material, estimulando mais e mais átomos a emitir luz do mesmo tipo, e a soma de muitos átomos emitindo o mesmo tipo de luz ao mesmo tempo é um feixe bem intenso e com um direção precisa, dada pelo jeito como os espelhos são colocados.
Como o laser está ligado em uma tomada (ou pilha), continuamos a dar energia aos átomos do material, que por isso retornam ao estado de maior energia depois de emitir luz. Com isso, o laser mantém um feixe contínuo e preciso de luz que inspira a ciência a criar novas tecnologias e a nossa imaginação a inventar moda!

Beto Pimentel, Colégio de Aplicação, UFRJ.

Revista Ciência Hoje das Crianças, ano 28, n 271, setembro de 2015.

Como funciona a usina solar?

Como sabemos, uma parcela da energia irradiada pelo Sol ilumina e aquece a Terra. Também sabemos que o Sol é essencial para a existência da vida e de fenômenos naturais no nosso planeta (vento, ciclo das águas, fotossíntese etc.). Mas, talvez, muita gente não saiba é que uma parte da energia irradiada do Sol para a Terra é transformada em eletricidade pelas usinas solares.

Você sabe como esse tipo de usina funciona? Os principais elementos de uma usina solar são os painéis fotovoltaicos e os inversores. (Fotovoltaico: que gera eletricidade quando iluminado. (Foto – luz; Voltaico – relativo a fenômenos que envolvem eletricidade).

Os painéis ou módulos fotovoltaicos captam a radiação solar e a transformam em eletricidade. Contudo, a energia solar captada varia com a intensidade da radiação do Sol durante o dia, depende da situação climática em dias de chuvas e não existe durante a noite. Sendo ao meio-dia o horário de maior nível (pico) de captação da energia solar.

Os inversores, por sua vez, são equipamentos que recebem a eletricidade dos painéis fotovoltaicos na forma continua e a convertem em alternada para interligar a usina com a rede de distribuição de energia elétrica.

Devido ao aumento das despesas com a conta da energia elétrica e o retorno socioambiental e financeiro com a energia solar - por ser limpa, renovável, abundante e gratuita - hoje é mais comum encontrarmos “miniusinas” solares em casas, escolas, estádios de futebol, estabelecimentos comerciais etc. Você já viu alguma usina dessa por aí? Não! Então comece a prestar atenção nos telhados alheios.

Painel fotovoltaico X Coletor solar

Apesar de visualmente parecidos, o painel fotovoltaico é feito com materiais capazes de captar e transformar parte da radiação solar incidente em eletricidade, enquanto que o coletor solar é feito com materiais capazes de captar e converter parte da radiação solar incidente em energia térmica (aquecimento).

Fábio Luís Alves Pena

Coordenação de Eletromecânica

IFBA, Campus Simões Filho

Quais as consequências, para os passageiros, da despressurização da cabine de um avião a jato?

https://encontrodejovenscientistas.files.wordpress.com/2013/08/rjc7_versc3a3o-final-web.pdf

Por que certas roupas desbotam ao Sol? E por que as roupas brancas ficam mais brancas quando expostas à radiação Solar?

O desbotamento de algumas roupas, após exposição ao Sol, ocorre porque alguns corantes têxteis sofrem fotodegradação devido à ação da radiação ultravioleta presente na luz solar. Por causa de diferenças na composição química, alguns corantes resistem mais do que outros à ação da luz. Este grau de resistência é uma medida denominada solidez, que é capacidade de um material têxtil reter sua cor durante sua fabricação e vida útil. Não apenas a radiação ultravioleta é capaz de degradar corantes.Os materiais têxteis coloridos são submetidos à ação de agentes, como lavagem, luz, fricção, suor, passagem a ferro etc. Esses agentes, em maior ou em menor grau, podem provocar a degradação química do corante dentro da fibra que se converte em compostos incolores ou em cores diferentes das originais.
A sensação de que roupa branca fica mais branca sob a luz do Sol ocorre por causa do fenômeno da fluorescência - quando as moléculas liberam energia em forma de radiação luminosa, uma vez que foram excitadas pela absorção de radiação eletromagnética. Esse fenômeno ocorre em tecidos que foram tratados com alvejantes óticos, substâncias que absorvem radiação UV e emitem luz branca azulada. Esse efeito de fluorescência faz com que o tecido reflita mais luz na faixa visível do que a quantidade com a qual foi iluminado. A remissão/emissão pode passar de 100%. Como a luz do Sol é rica em radiação ultravioleta, O tecido parece ficar mais branco e mais claro enquanto está exposto a ela. (Ronaldo Luiz de Souza - Departamento de Engenharia Têxtil, Centro de Tecnologia da Indústria Química e Têxtil - CETIQT; Serviço Nacional de Aprendizagem industrial - SENAI).

Revista Ciência Hoje, Jan/Fev de 2016.

Como funciona o oxímetro?

Antes de tudo, eu pergunto: você sabe o que é um oxímetro? É um aparelho que mede a quantidade de gás oxigênio no sangue. Às vezes, essa medida é importante para saber se uma pessoa está absorvendo bem esse gás, porque existem doenças, principalmente aquelas que afetam os pulmões, em que o oxigênio não consegue chegar ao sangue com facilidade. Se você tiver de fazer esse exame algum dia, não se preocupe, pois não dói nada. Você coloca o seu dedo em um dispositivo que parece um pregador e, em segundos, o resultado está pronto. Agora, sim, vamos saber como funciona o oxímetro...
O oxímetro, na verdade, verifica a cor de seu sangue. Isso porque, quando há muito oxigênio dissolvido no sangue, ele tem uma cor mais avermelhada. Quando há menos oxigênio, ele fica meio azulado. Quer saber como o aparelho faz essa identificação da cor?
Pois, tome nota; o oxímetro é como uma lanterna que dispõe de dois tipos de luz diferentes para iluminar a ponta do dedo que está fixada no pregador. A luz emitida pelo oxímetro é forte o suficiente para iluminar o sangue que está no interior dos vasos sanguíneos, sob a a pele. Uma luz do aparelho é vermelha e a outra não tem cor. Quer dizer, dizemos que essa outra não tem cor porque não conseguimos vê-la - ela é chamada de infravermelho. Mas o oxímetro consegue enxergar o infravermelho.
Quando o sangue tem bastante oxigênio, absorve mas a luz infravermelha. Quando há pouco oxigênio, é a luz vermelha que é absorvida. Com esses dados, o aparelho converte a diferença de absorção entre as duas luzes em números que aparecem num pequeno visor. Em geral, uma pessoa sadia tem de 95-99% de oxigênio dissolvido - esse valor significa a porcentagem do ar que passa para o sangue. Menos que isso, olho vivo! Alguma coisa não está bem ou, então, você está em algum lugar muito alto, onde naturalmente, há pouco oxigênio.

Franklin Rumjanek, Instituto de Bio química Médica, Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Ciência Hoje das Crianças, março de 2011.

O céu também é azul em outros planetas?

A cor azul do nosso céu se deve ao fato de que a componente azul da luz solar - que, apesar de a enxergarmos como branca, é, na verdade, composta por todas as cores que vemos no arco-íris - é espalhada em todas direções enquanto atravessa nossa atmosfera, por causa dos gases nela contidos. A cor azul é mais espalhada do que as outras cores por ter o comprimento de onda da mesma ordem de grandeza das moléculas atmosféricas.
Nosso pôr do sol é avermelhado devido ao mesmo fenômeno. Com o Sol perto do horizonte, sua luz, para nos alcançar, precisa atravessar uma camada maior da atmosfera. Nesse percurso maior, a componente azul se espalha tanto que acaba não chegando aos nossos olhos. Sobra apenas a faixa do amarelo ao vermelho, que sofre menos dispersão.
E nos outros planetas? Vamos analisar alguns casos.
Em Mercúrio, como praticamente não existe atmosfera, o céu é escuro durante o dia, pois não há espalhamento da luz solar. Assim como na Lua, poderíamos ver o Sol e as estrelas simultaneamente.
Em Vênus, ocorre o contrário, por ter uma atmosfera extremamente densa, o céu está permanentemente nublado, encoberto.
Em Marte, ocorre o fenômeno de cores oposto ao da Terra. lá, e a componente vermelha da luz que é mais espalhada, pois seu comprimento de onda é da ordem de grandeza das incontáveis partículas de poeira em suspensão na sua atmosfera rarefeita. Então, em Marte, o céu é avermelhado durante o dia, e seu pôr do sol é azulado.
Nos gigantes gasosos Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, não há um superfície sólida onde poderíamos nos assentar para apreciar o céu desse planetas (Eugênio Reis Neto, Coordenação de Educação em Ciências, Museu de Astronomia e Ciências Afins).

Revista Ciência hoje, Dezembro de 2015.