A energia dos raios pode ser aproveitada de alguma forma?

Por enquanto não existe uma tecnologia que armazene a energia dos raios para aproveitá-la depois. Mas, mesmo que existisse, não seria tão importante. Na verdade, o raio mata e apavora homens e animais, mas sua potência não é tão grande assim. A energia que um raio transfere da nuvem para a terra tem em torno de 500 quilowatts. Se você olhar a conta de luz da sua casa, vai ver que isso é pouco mais do que se consome em um mês.
"Talvez, no futuro, seja possível lançar mão de uma torre para captar raios e alimentar um sítio ou fazenda", diz o meteorologista Osmar Pinto Júnior, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, em São José dos Campos, São Paulo. "Isso poderá ser feito principalmente em regiões com alta incidência de relâmpagos, ou seja, mais de cinco faíscas por quilômetro quadrado por ano", completa.
Ainda assim, será necessário estudar bem se o custo da montagem do equipamento compensa o benefício. Mesmo se fosse possível capturar todos os relâmpagos que caem em uma cidade como São Paulo (de 5 000 a 10 000 por ano) - por meio de milhares de torres ou pára-raios  -, a energia capturada seria suficiente para alimentar apenas vinte edifícios. Ou seja, não vale a trabalheira.

Super, abril de 1997.

Qual a função do Bocal de Laval na estrutura dos foguetes?

O bocal ou tubeira de Laval é um dispositivo, localizado na parte posterior dos foguetes, que tem a função de acelerar os gases produzidos na câmaras de combustão do motor para que atinjam velocidades supersônicas, contribuindo para formar o empuxo - a força propulsora.
Projetado em 1888 pelo engenheiro sueco Carl Gustaf Patrick de Laval (1845-1913), o dispositivo é composto basicamente por dois segmentos distintos, um convergente, que recebe os gases quentes gerados pela queima do combustível e os força a passar por uma abertura mais estreita, e um divergente, que permite a expansão rápida desses gases, o que faz com que adquiram velocidades capazes de impulsionar o foguete. As tubeiras modernas, utilizadas  na maioria dos foguetes espaciais lançados atualmente, inclusive no Veículo Lançador de Satélites (VLS) brasileiro, e também nos mísseis balísticos militares, são fabricadas com um composto de fibra de carbono embebida em um tipico especial de resina química (Paulo Moraes Jr., Instituto de Aeronáutica e Espaço - IAE).

Revista Ciência Hoje, 2008.

Os raios cósmicos de alta energia podem matar um astronauta no espaço?

Podem, mas a probabilidade de isso acontecer é muito pequena, tão pequena que não deve preocupar os planejadores de viagens espaciais. É muito mais alta, por exemplo, a probabilidade de ser atingido por um micrometeorito com energia suficiente para matar um astronauta.
Os raios cósmicos de baixa energia, que estão por toda parte, porém, são um problema muito sério para viagens longas, como uma possível viagem para Marte.
Uma pessoa na superfície da Terra recebe um radiação de origem cósmica constante, algo como uma dezena de raios por segundo atravessando seu corpo. Essa radiação é bastante inócua. No entanto, o fluxo da radiação no espaço é muito maior e potencialmente mais perigoso. Perto da Terra, o campo magnético atenua esse fluxo. Longe, o seu efeito é mais sério.
Raios cósmicos de origem galáctica, com energias de alguns gigaelétron-volts por núcleos, são bastante abundantes e oferecem mais perigo para seres vivos, danificando genes e células. O efeito acumulado desses danos pode inviabilizar as viagens interplanetárias, a menos que sejam desenvolvidos meios de proteger os astronautas (Ronald Cintra Shellard, Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas - RJ).

Ciência Hoje, Outubro de 2009.

Como funciona o radiotelescópio?

Ei, você que está lendo este texto, sabe por que consegue enxergá-lo? Porque seus olhos são sensíveis à luz visível, que é uma onda eletromagnética. A luz refletida na página da revista chega aos nossos olhos e a informação por ela carregada é enviada para seu cérebro, que a transforma em imagens que você consegue entender. Mas a luz visível é apenas um tipo de onda eletromagnética. Existem muitos outros como as ondas de rádio, que podem ser detectadas por um radinho de pilha ou... pelos radiotelescópios! A diferença básica é que o radinho de pilha capta as ondas de rádio emitidas pelas estações na Terra, enquanto os radiotelescópios captam as ondas vindas de fora da Terra, emitidas pelos astros.
Em 1932, os astrônomos descobriram que os objetos celestes emitem este tipo de energia. Com ela, foi possível realizar muitas descobertas importantes que as ondas de luz visível não mostravam. Mas o problema é que estas ondas de rádio podem ser muito fracas, e os objetos que existem na Terra podem interferir na sua captação.
A solução foi criar um equipamento específico para captá-las, o radiotelescópio. Ele tem a forma de uma grande antena parabólica, justamente para capturar uma quantidade grande destas ondas. Depois de captadas, as ondas são processadas por computadores específicos para remover as interferências. Assim, analisando as ondas de rádio que vem do espaço, os astrônomos podem obter informações importantíssimas sobre o universo. Podem observar, por exemplo, detalhes da superfície do Sol que outros métodos não revelam e descobrir novos objetos celestes.
Depois deste processo, as informações podem ainda passar por outro processo de conversão, gerando imagens. Diga lá, você é capaz de identificar, na figura acima, o planeta que o radiotelescópio captou?  (Eder Cassola Molina, Departamento de Geofísica, Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP).

CHC, maio de 2013.

Como funciona a roupa com filtro solar?

Todo mundo sabe da importância de se proteger da radiação solar. Afinal de contas, a exposição excessiva aos raios ultravioleta pode provocar de mancha na pele a doenças sérias, como o câncer de pele, passando, também, por queimaduras graves. Uma das melhores maneiras de se proteger é evitar os raios solares das dez horas da manhã às três horas da tarde e usar o filtro solar, na pele e... Na roupa!
É verdade que as roupas comuns de alguma forma nos protegem dos efeitos do Sol. Mas observando bem de perto a sua camisa, você verá que existem pequenos furos entre os fios do tecido, como em uma peneira, e isso permite que a radiação ultravioleta ainda chegue à nossa pele. A boa notícia é que já existem tecidos que oferecem proteção solar!
Há dois tipos básicos. O primeiro é o tecido feito de um fio especial fabricado a partir de dióxido de titânio, composto químico que que absorve a radiação ultravioleta. O segundo tipo é mais moderno: consiste em aplicar sobre um tecido comum o mesmo composto do fio especial, mas em nanopartículas químicas, que são mais de mil vezes menores que a espessura de um fio de cabelo. Assim, a tal peneira deixa de existir.
Esse segundo tipo de tecido tem uma desvantagem. Como as nanopartículas são adicionadas após a fabricação da roupa, como na hora do tingimento, a proteção pode diminuir com a lavagem.
Note que, apesar de proteger contra os efeitos nocivos do Sol, esses tecido ainda não são considerados uma barreira total contra a radiação. Portanto, dependendo do horário da exposição, o uso do protetor solar, do chapéu e dos óculos escuros está valendo!
E não se esqueça, é preciso ter bom senso até quando o assunto é proteção solar, seja na pele ou na roupa. Tomar um pouco de Sol antes das dez horas da manhã e depois das quatro horas da tarde é importante para preservar a saúde e evitar doenças. A vitamina D, que protege os ossos e promove o crescimento, é produzida quando nos expomos à radiação solar.

Rafael Block Samuleswki (Coordenação de Licenciatura em Química, Universidade Tecnológica Federal do Paraná).

CHC, Setembro de 2013.

Como funciona a força da gravidade?

De verdade, ainda não sabemos tudo sobre a força da gravidade. Mas o que podemos afirmar com toda certeza é que nada no universo escapa dessa força. Ela existe entre dois corpos sempre. Por exemplo: tanto entre você e a cadeira em que está sentado(a) quanto entre a Terra e a Lua, a força da gravidade atua. Mas vamos saber um pouquinho mais...
Passamos a vida experimentando a ação da força da gravidade sem associar os fatos a ela.Notamos, por exemplo, que os objetos caem "para baixo", como a maçã madura que despensa da árvore.  E como? Foi o físico inglês Isaac Newton o primeiro a a apresentar,  em 1686, uma descrição correta do funcionamento dessa força na Terra e no sistema solar,  propondo que ela valesse para todo o universo. Segundo Newton, todo corpo existente no universo atrai e é atraido por todos os outros corpos. Ele concluiu ainda que, além de ser essa a força que puxa os corpos em direção ao centro da Terra, é também ela a responsável pelo fato de a Lua ficar em órbita ao redor do nosso planeta,  que,  por sua vez, gira ao redor do Sol.
Mais tarde, em 1915, outro grande cientista, o alemão Albert Einstein, desenvolveu um pensamento complexo - a chamada Teoria da relatividade - levando em conta a força da gravidade. A Teoria de Einstein consegue descrever tudo o que a de Newton descrevia, mas funciona também em outros casos em que a do inglês não funciona, como no modo de a gravidade agir até na luz! Será que em um futuro próximo conseguiremos explicar exatamente como essa força misteriosa funciona? Será você, leitor da CHC, o cientista a descobrir isso? Tomara!


Eder C. Molina (Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciência Atmosféricas, USP).

Ciência Hoje das Crianças, dezembro de 2012.

O que é a 'ilha de estabilidade' dos átomos?

'ILHA DE ESTABILIDADE' diz respeito a um grupo específico de elementos com núcleos na região de 114 prótons e 184 nêutrons que teriam um tempo de sobrevida suficientemente longo para que possam ser quimicamente caracterizados e ter suas propriedades investigadas. Eles pertencem a uma categoria chamada elementos superpesados - assim denominados por terem um número atômico (quantidade de prótons no núcleo) maior que 103 e número de massa (soma de prótons e nêutrons) maior que 270 -  cujas meias-vidas (tempo para metade dos átomos se desintegrar) são extremamente curtas, da ordem de micro ou milissegundos, permitindo apenas determinar o número atômico e o número de massa.
Até hoje, foram produzidos em laboratório 15 elementos superpesados, indo número atômico 104 ao 118. Em abril de 2010, foi anunciada a produção artificial do elemento 117, com 177 nêutrons, isótopo de maior número de nêutrons observado até agora. Essa descoberta representa um indício experimental de que os pesquisadores estão se aproximando da 'ilha de estabilidade'. (Odilon Tavares, Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas).

Revista Ciência Hoje, Dezembro de 2011.

Como funciona a tela sensível ao toque?

Quando falamos em tela sensível ao toque, pensamos logo em algo bem moderno, sem precisar teclar ou apertar botões. Mas fique você sabendo que essa tecnologia surgiu muito antes de você nascer, em 1971, nos Estados Unidos. Os anos se passaram e muitas evoluções aconteceram. Hoje, as telas sensíveis ao toque estão em celulares e monitores, como os de caixas-eletrônicos. Agora, diz aí: como elas funcionam?
Você já jogou batalha naval? A tela sensível de um computador ou de um celular é parecida com um tabuleiro desse jogo. Cada posição da tela tem, por trás, um endereço, uma combinação de dois símbolos (dois números ou um número e uma letra), que ativa alguma função quando tocada. OK! Mas você pode perguntar: e a sensibilidade ao toque, de onde vem?
Boa! Ela é obtida por meio de microfeixes de luz infravermelha (um tipo de luz invisível) que há na superfície da tela. Quando o usuário toca a a tela, os feixes correspondentes são interrompidos, um horizontal e outro vertical, aí o dispositivo detecta em que parte da tela houve o toque. Aquelas portas de aeroporto, hotel e shopping, que abrem e fecham sozinhas, têm o mesmo princípio: quando a pessoa passa pelo feixe de luz, ele é interrompido, fazendo a porta abrir.
O princípio de sensibilidade ao toque pode também estar associado a outras tecnologias, como a que usa fios bem pequenos dispostos debaixo da tela. Por esses fios passa corrente elétrica, que é interrompida quando a tela é tocada. Há, ainda, uma forma que usa ondas sonoras de alta frequência, que funciona de maneira parecida com a da tela por infravermelho.
É difícil dizer qual tecnologia é a melhor. Mas a verdade é que essas telas, independentemente de como funcionam, apresentam como benefício o uso mais fácil, mais intuitivo do que os botões e as teclas tradicionais. (Jorge Duarte Pires Valério, Departamento de Engenharia de Sistemas e Computação, UERJ).

CHC, Janeiro/fevereiro de 2012.

Por que a temperatura diminui à medida que a altura aumenta?

Quem já teve a oportunidade de escalar uma montanha ou mesmo de passear por uma cidade serrana pode afirmar com toda a certeza: quanto mais alto é o lugar, mais frio faz! Para você ter uma ideia, eu mesmo decidi checar a temperatura média entre duas cidades próximas: uma fica bem perto do mar, e  a outra, no alto da montanha, a setenta quilômetros de distância. O resultado foi uma grande diferença de temperatura. Mas como explicar esse fenômeno?
Existem diversos fatores que influenciam a temperatura de um local. A posição geográfica é um deles. No meu teste, constatei o que o meu corpo já sentia: quanto mais alta a cidade fica em relação ao nível do mar, menor é a sua temperatura. É por isso que as cidades serranas costumam ser mais frias do que as litorâneas. Mas a explicação mesmo tem a ver com o comportamento do ar que compõem a atmosfera. Tudo faz parte de um ciclo...
A Terra recebe energia do Sol, através da radiação solar, e parte dessa energia é absorvida pela superfície do nosso planeta. O solo e o mar, então, transferem o calor absorvido para o ar acima deles. Quando esta porção de ar é aquecida, a velocidade média das moléculas que o compõem aumenta, elas ficam mais agitadas e ocupam maior espaço, a sua densidade diminui, ou seja, ele se torna mais "leve". Acontece que há mais ar acima desta porção que se tornou leve, e esse ar de cima, que está mais "pesado", pela força da gravidade, desce e obriga a porção do ar mais leve a subir. Aí, o ar que desceu e ficou mais próximo da superfície passa a ser aquecido, se expande e sobe, fazendo tudo começar outra vez.
Há um detalhe, porém: a porção de ar que se expande, se torna mais leve e sobe perdendo calor, por isso, a temperatura da atmosfera costuma ser mais baixa em cidades com maior altitude.
E então, entendeu? Que bom! Agora, vou lhe fazer um revelação: na atmosfera, existem regiões onde ocorre o contrário: a temperatura aumenta conforme a altitude aumenta. Mas essa história rende outra seção Por quê? Na CHC - até mais!

Gustavo Rubini (Laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento em Ensino de Matemática e Ciências e Espaço Ciência Viva, Universidade Federal do Rio de Janeiro).

CHC, n. 214, Julho de 2010.

Se a expansão do universo se deve à maior explosão já conhecida, o Big Bang, poderia essa aceleração ser causada pela segunda maior explosão conhecida pela Astronomia atual, as supernovas?

As supernovas não se comparam em energia com o Big Bang e o Big Bang não foi uma explosão.
Não sabemos se o universo teve uma origem ou se existe desde sempre - boa parte dos físicos acredita que o universo se originou com o Big Bang, mas isso ainda não foi totalmente estabelecido. Sabemos que ele está em expansão há cerca de 14 bilhões de anos e o inicio dessa expansão ganhou o apelido de Big Bang, cuja tradução literal é 'grande bum'. Em português, é mais comum usarmos 'grande explosão', o que nos leva ao erro de achar que o que ocorreu no passado foi de fato uma explosão, quando, na verdade, foi o início da expansão do universo.
Uma das grandes dúvidas da cosmologia do século era saber se o universo iria se expandir para sempre. O modelo vigente previa que, a partir do Big Bang, o universo estaria sujeito apenas à força da gravidade, que é sempre atrativa. Ou seja, a gravidade, aproximando as coisas entre si, serviria como um freio cósmico para a expansão global do universo. A pergunta básica era: quanta massa há no universo? Muita massa implicaria intensa interação gravitacional: o 'freio' seria forte e o universo pararia de se expandir no futuro. Pouca massa significaria o oposto: o 'freio' seria fraco e o universo se expandiria para sempre.
Como é mais fácil medir as velocidades de expansão do que a quantidade de masa do universo, o raciocínio se inverteu com o tempo. Foram feitas observações para descobrir a taxa de desaceleração do universo, que nos diria, por consequência, a quantidade de massa existente. Mas havia uma certeza implícita nesse raciocínio: forte ou fraca, o 'freio' gravitacional era o único agente atuando no sistema. Em 1999, porém, houve uma reviravolta. Observações de supernovas indicavam que o universo estava acelerando em sua expansão. Não só o freio' não estava funcionando, mas havia também um 'acelerador'.
O fato de supernovas terem sido a base dessas observações pode levar algumas pessoas a pensar que essas explosões são a causa da expansão acelerada. Não é verdade. A energia liberada pelas supernovas é insignificante se comparada ao universo como um todo. A energia que causa a expansão acelerada é algo novo em nossos modelos e ainda desconhecido em sua natureza. Por falta de nome melhor, essa energia misteriosa tem sido chamada de energia escura.
Conhecemos o seu efeito (a expansão acelerada), mas não a sua causa (o que é a energia escura). Ainda assim, podemos descartar alguns agentes, como as supernovas, que não têm energia suficiente para explicar a expansão do universo.

Alexandre Cherman (Fundação Planetário do Rio de Janeiro).

Revista Ciência Hoje, agosto de 2013.

Como funciona o submarino?

Navegar em águas profundas e conhecer um mundo diferente, o misterioso fundo do mar. Sabia que tempos atras muitos cientistas, inventores e até escritores - como o francês Júlio Verne, autor do conto publicado nesta edição - já sonharam com  aventuras debaixo dá água. Hoje, explorações desse tipo se tornaram possíveis graças ao submarino!
Esse meio de transporte subaquático é feito de metais super-resistentes, como o aço, porque sua estrutura precisa suportar a grande pressão que existe no fundo dos oceanos. Sua forma também é especial, muitos são inspirados no corpo da baleias - já reparou como esses gigante marinhos entram e saem da água com facilidade?
Dentro do submarino há comandos como rádio, radar e outros sistemas que fazem a navegação ter comunicação com a terra. Em filmes e desenhos animados, podemos ver que os submarinos ora aparecem submersos, ora flutuando. E como funciona isso? Bem, para flutuar, a embarcação precisa se tornar menos densa do que a água; para afundar, mais densa.
Parece complicado, mas vejamos...
Dentro do submarino existem tanques internos, com válvulas. Quando se deseja afundar, os tanques se enchem de água e o ar dentro deles fica comprimido. Já para flutuar, esses tanques se enchem com o ar comprimido, que expulsa a água, fazendo com que o submarino fique menos denso do que ela.
O controle desse "boia e afunda" é feito por um comando que regula o ar dentro do submarino, ora comprimindo-o para deixar entrar a água, ora deixando-o ocupar os tanques, tirando a água do seu interior.
Em poucas palavras, o funcionamento básico do submarino depende da sua den-si-da-de! Não se esqueça!

Felipe Damásio (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina)

Revista CHC, abril de 2010.