Por que os gatos sempre caem em pé?

 Gatos… Eles são impressionantes. Caçadores implacáveis, dormem boa parte do dia e estão sempre prontos para executar feitos acrobáticos dignos dos melhores atletas. Quedas, evidentemente, são inevitáveis. E, nessa vida felina, subir em uma árvore atrás de uma presa tem seu preço. Por muito tempo, até a invenção da fotografia, era um mistério entender o que o gato faz para girar no ar e cair em pé. O que intrigava os cientistas era o fato de que esse movimento de rotação parecia violar uma lei básica da física: a conservação do momento angular. Em termos gerais, da mesma maneira que um corpo em repouso não começa a se mover espontaneamente, ele não pode girar. Quando se observa a queda do gato, ele começa com as patinhas para cima e, ao aterrissar, as patas estão no chão, dando a entender que ele girou de 180º, violando a lei de conservação de momento angular. Como pode?

Analisando-se sequências de fotos de queda de gatos é que foi possível verificar o que se passa, e são dois os mecanismos. Em um deles, o principal, inicialmente o gato fica arqueado, na forma da letra “U”. A “parte da frente” gira para em um sentido e a “parte de trás” gira no sentido oposto. Dessa forma ele não viola a conservação de momento angular: como cada parte gira em um sentido, o “giro total” é zero. O outro mecanismo que o gato utiliza é contrair as patas da frente e esticar as de trás. Assim, um pequeno giro em um sentido nas patas de trás, corresponde a um giro maior na parte da frente. Você pode ter experimentado algo assim sentado em uma cadeira giratória: se a parte de cima do corpo gira para um lado, a parte de baixo, juntamente com a cadeira, gira para o outro. Vale dizer que o que apresentamos aqui é um modelo da realidade. Um “gato real” não gira 180º de uma vez, mas repete essas manobras algumas vezes até poder cair em segurança (Marco Moriconi, Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense).

Ciência Hoje, dezembro de 2020.

…por que o refrigerante tem gás?

 Ao puxar o lacre de uma latinha ou girar a tampinha de uma garrafa de refrigerante, bolhas surgem no líquido, uma espuma se forma e finalmente vem o barulhinho: fzzzzz! Isso tudo é resultado do gás adicionado ao refrigerante, o gás carbônico. Essa adição tem dois objetivos: causar uma sensação de refrescância na boca e conservar a bebida.

O estouro das bolhas de gás, que esbarram em pequenas estruturas da nossa língua (os receptores mecânicos), é o responsável pela sensação dentro da boca. Para que isso aconteça, o gás carbônico se combina com a água presente na bebida e gera um novo composto chamado ácido carbônico, um ácido bem fraco que modifica o aroma do xarope do refrigerante e torna o paladar agradável para a maioria das pessoas. Ao mesmo tempo, este ácido fraco conserva a bebida na garrafa, impedindo que bactérias a estraguem.

Não é fácil adicionar gás aos refrigerantes. Para fazer isso, no processo de fabricação é preciso aumentar a pressão sobre o líquido e diminuir a temperatura, assim o gás se dissolve na água e então a garrafa é fechada. Já quando abrimos a garrafa, a pressão do lado de fora é menor e a temperatura é maior, então o gás que estava dissolvido no líquido imediatamente sai, fazendo o tal… fzzzzz.

Talvez você não saiba, mas o gás carbônico é o mesmo que eliminamos ao expirar e é também aquele que sai das chaminés das indústrias gerando poluição. Mas não se preocupe: a quantidade de gás carbônico que é liberada pelo refrigerante é muito pequena e não vai fazer de você um vilão do meio ambiente. Por outro lado, refrigerante não é uma bebida considerada saudável, concorda? Água, chá gelado e suco são opções bem mais interessantes para a saúde! (José Barros, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro).

CHC, n. 320.

Como se medem as distâncias da Terra às Estrelas e Galáxias?

 Calcular as distâncias de objetos a um dado observador sempre foi um problema complicado. Mas algumas soluções engenhosas foram desenvolvidas ao longo do tempo. Uma delas, a mais simples, usa a chamada paralaxe: olhando para um objeto distante, ao nos movermos, temos que ajustar o ângulo para onde apontamos. Observamos isso no dia a dia o tempo todo. Com dois pontos de observação apontando para o mesmo objeto, construímos um triângulo, pois conhecemos um dos lados, o segmento entre os pontos de observação, e os ângulos para onde estamos olhando. Aliás, é por isso que a natureza nos deu dois olhos! Quando olhamos para um objeto, cada olho fica angulado e, a partir desse ângulo, estimamos a distância ao objeto. Além disso, o cérebro se vale de outras informações, como o tamanho relativo - uma pessoa pequenininha está longe, uma bola de gude grande está perto. Mas como usar a paralaxe para medir a distância de objetos celestes?

Se realizarmos medidas astronômicas com seis meses de separação, teremos um triângulo gigante, com um lado sendo a distância entre os dois pontos na órbita da Terra, e dois ângulos formados a partir de observações. Em vez da órbita da Terra, podemos usar satélites, com órbitas maiores que a da Terra. Esse método permite medir distâncias até, aproximadamente, 10.000 anos luz. O problema com esse método é que quanto mais distante mais fraco é o brilho das estrelas e mais difícil é medir os ângulos. Felizmente há outro método, que utiliza um tipo especial de estrelas muito brilhantes, as estrelas cefeidas, que tem uma luminosidade - a quantidade de radiação que emitem - muito alta e que pulsam. Sabemos como o período dessa pulsação está relacionado com a luminosidade. Como é possível medir a pulsação com precisão e, a partir dessa informação, inferir qual a sua luminosidade real, ao ao se comparar com a luminosidade observada, deduzimos a distância à estrela e, assim, à galáxia à qual pertencem. Dessa forma, as medidas chegam a dezenas de milhões de anos luz! Foi usando cefeidas que determinamos o tamanho da Via Láctea e a posição do sistema solar na galáxia (Marco Moriconi, Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense).

Ciência Hoje, dezembro de 2020.

Por que ácido não corrói vidro?

 O principal motivo é a inexistência de afinidade química entre a maioria dos ácidos e a sílica, principal substância que compõe o vidro, ou seja, ácidos e sílica reagem muito pouco entre si. " Outro fator que torna o vidro resistente ao ácido é o fato de ele não ser poroso", explica o físico Colin Graham Rouse, do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo. Isso dificulta a penetração de qualquer líquido e, consequentemente, a interação entre suas moléculas e as do vidro. Mas, alguns poucos ácidos são capazes de destruir o vidro, como o fluorídrico, usado industrialmente.

SUPER, dezembro de 1993.

Por que o buraco na camada de ozônio fica sobre a Antártida se lá a poluição é menor?

O ozônio (O3) é um gás que envolve a Terra e a protege das radiações ultravioletas do Sol. Sua camada protetora é destruída pela ação do gás CFC (clorofluorcarbono), emitido principalmente por sprays e sistemas de refrigeração. Mas o processo demora, o CFC leva 70 anos para atingir a estratosfera onde está a camada de ozônio, espalhando-se uniformemente ao redor de todo o planeta graças as correntes de ar. Quem explica é o físico Volker Kirchhoff, do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), em São José dos Campos (SP): "A destruição sobre o polo sul é maior porque a chamada nuvem estratosférica, por seu muito fria, facilita a reação química entre o CFC e o ozônio". As partículas da nuvem servem como suporte sobre as quais ocorre a troca entre o O3 e o CFC, que destrói o ozônio. Isso favorece o crescimento do buraco sobre a Antártida. Fenômeno igual acontece também no polo norte, mas nessa região existem correntes de ar capazes de repor o ozônio destruído.

SUPER, agosto de 1995.

Recetemente um caça militar decolou às pressas de Paris provocando tremendo estrondo por ter quebrado a barreira do som. Que barreira é essa?

 Quando as cordas de um instrumento ou membrana de um tambor oscilam, o ar ao seu redor se comprime e se expande, criando uma onda de pressão, e essa oscilação se propaga. Isso é som. Onde a pressão é maior chamamos de picos, e onde a pressão é menor chamamos de vales. A separação entre dois picos consecutivos se chama "comprimento de onda". Quando a fonte está em movimento, a distância entre os picos diminui ou aumenta, dependendo se a fonte está se aproximando ou se afastando do receptor - o explica o "efeito Doppler". Para ilustrar, lembraremos que o som de uma sirene que se aproxima é mais agudo e, ao se afastar, é mais grave.

Podemos imaginar que os picos de pressão de uma fonte sonora geram um sequência de esferas concêntricas, que se propagam ao redor da fonte. Quando a fonte se movimenta, essas esferas dão origem a um cone, algo que você já deve ter visto, em uma versão bidimensional, na água, durante o movimento de um barco.

Quando o caça militar se movimenta, ele comprime o ar ao seu redor, dando origem a um cone, tal como a água, Quanto mais rápido a aeronave estiver, mais os picos se acumulam. Ao atingir a velocidade do som, há um acúmulo enorme de ondas exatamente à sua frente, essa barreira do som, que pode, inclusive, danificar o avião. Ao passar da velocidade do som, o acúmulo de ondas fica "atrás" do avião, em uma esteira. O estrondo que se ouve é esse acúmulo de ondas.

Isso também explica por que não se ouve nada antes do estrondo quando a aeronave está a uma velocidade maior que a do som. Primeiro chega o estrondo; depois, as ondas mais separadas; até o som ficar tão fraco que nada mais se ouve (Marco Mariconi, Instituto de Física - Universidade Federal Fluminense).

Ciência Hoje, outubro de 2020.

Por que as pessoas balançam os braços enquanto estão andando? O que acontece com quem imobiliza o braço?

 Balançar os braços é uma forma de conseguir equilíbrio para o corpo durante o movimento. Quando alguém caminha, realiza uma pequena rotação com o quadril. "Se a perna direita estiver na frente, o giro do quadril será para a direita, invertendo-se quando se move a perna esquerda", ensina o professor de Educação Física Alberto Carlos Amadio, da Universidade de São Paulo. Se esse movimento acontecesse isoladamente, poderia provocar um desequilíbrio do corpo e dificuldade para caminhar. Por isso, região dos ombros realiza um giro contrário ao do quadril, para compensar. Consequentemente, o braço também se move para equilibrar o movimento da perna oposta.

No caso das pessoas que não têm braço, ou quando ele está imobilizado, o ombro continua fazendo a rotação. Muitas vezes, o movimento é até maior para compensar a imobilidade ou ausência do braço. Além disso, o balanço dá graça, estilo e distinção ao andar. Da mesma forma que o rebolado.

SUPER, agosto de 1995.