Um campo magnético pode barrar partículas radioativas?

O leitor deve estar se referindo às partículas emitidas por núcleos atômicos instáveis no processo de formação de núcleos mais estáveis. Tais partículas denominam-se alfa (um núcleo de dois prótons e dois nêutrons ligados entre si, com carga elétrica positiva) e beta (elétrons com carga elétrica negativa ou sua antipartícula, o pósitron, com carga elétrica positiva). O núcleo atômico instável pode emitir também radiação eletromagnética, denominada raios gama, com carga elétrica nula.

O campo magnético atua sobre partículas com carga elétrica não nula, exercendo sobre elas uma força magnética que se desvia de sua trajetória inicial. Não haverá desvio de trajetória quando um raio gama ou nêutrons penetra na região onde existe campo magnético. Se o leitor estiver pensando em usar um campo magnético para fazer blindagem, não considero essa uma solução adequada, pois raios gamas e nêutrons, bastante penetrante, podem atravessar grandes espessuras. Um campo magnético poderá também interferir no desempenho de equipamentos eletrônicos sensíveis que estejam por perto.

Atualmente, usa-se chumbo para blindar raios gama e água e/ou parafina misturada com boro para blindar nêutrons. Para as partículas alfa e beta, pode-se fazer uma blindagem fina, de materiais leves, como o alumínio. Os raios X (radiação eletromagnética) utilizados em hospitais, clinicas médicas e laboratórios de pesquisas também são penetrantes e não interagem com o campo magnético. A blindagem adotada nesse caso é a mesma usada para proteger contra radiação gama.

Felizmente, para nossa proteção, a terra é envolvida por um campo magnético que 'blinda' os prótons, os elétrons e outras partículas com carga elétrica proveniente do Sol. Algumas dessas podem, no entanto, atingir a superfície terrestre e podem causar problemas se seu fluxo for intenso.

Otavio Portezan Filho

Departamento de Física,

Universidade Estadual de Londrina (PR)

Fonte: Revista Ciência Hoje, janeiro /fevereiro de 2009.

Como é calculada a sensação térmica?

A sensação térmica é um indicie que indica o frio que sentimos na própria pele e é determinado em função da temperatura ambiente (aquela medida pelo termômetro) e da velocidade do vento. Normalmente, nosso corpo irradia calor e gera uma espécie de camada protetora para manter a temperatura em torno dos 37°C. Contudo, nas ocasiões em que a temperatura externa é baixa e a velocidade do vento é elevada, essa capacidade de irradiar calor fica comprometida e, como consequência, sentimos mais frio. Quanto mais baixa a temperatura ambiente e maior a velocidade do vento, maior a diferença entre a temperatura real e a sensação que se tem dela.

A sensação térmica, ao contrário do que muitos pensam, só é calculada para temperaturas inferiores a 20°C, pois acima desse valor, a sensação térmica e a temperatura diferem muito pouco. Em outras palavras, mesmo com ventos fortes, o corpo humano não sente a diferença de temperatura em relação ao ambiente a mais de 20°C.

O cálculo matemático que determina os valores da sensação térmica é complexo e é feito por meio de uma fórmula chamada Windchill, que leva em conta os fatores já mencionados - temperatura do ar e velocidade do vento. Mas, para facilitar, existe uma tabela com os valores já calculados para a sensação térmica sob cada condição de vento e temperatura registrada pelos termômetros meteorológicos. Para se ter uma idéia, com ventos de 7 km/h e temperatura ambiente de -6°C, a sensação térmica é de -7°C. Já com ventos de 50 km/h, a sensação térmica passa para -27°C!

Marcelo Seluchi

Centro Nacional de Monitoramento

e alertas de Desastres Naturais

Fonte:  Revista Ciência Hoje; agosto de 2012.

Como a Luz se comporta na imagem em Três Dimensões e como ela se projeta na atmosfera?

A percepção de tridimensionalidade está associada ao que chamamos “visão estereoscópica”, que significa a visão combinada dos nossos dois olhos. Nosso cérebro recebe, simultaneamente, duas imagens ligeiramente distintas, devido à pequena distância entre os olhos na face. Ele combina essas imagens e extrai as informações de profundidade, distancia, posição e tamanho dos objetos visualizados. Ao bloquearmos um dos olhos, por exemplo, comprometemos a percepção da natureza tridimensional da imagem. Portanto essa percepção está mais associada ao nosso mecanismo de visão do que a qual que particularidade da propagação da luz na atmosfera.

Contudo, há alguns processos físicos que podemos explorar para “enganar” nosso cérebro. É o que acontece, por exemplo, na holografia ou quando utilizamos óculos com lentes polaroides nos cinemas em três dimensões (3D). A estratégia é produzir duas imagens em 2D (duas dimensões), cada uma simulando a imagem vista por um dos nossos olhos, e explorar alguma propriedade física que permita filtrar essas imagens até atingir nossos olhos. Assim, cada olho vai enxergar uma das imagens produzidas, de modo a provocar no cérebro o efeito da visão estereoscópica.

No caso dos polaroides, a filtragem das imagens é feita porque esses equipamentos permitem selecionar e controlar a polarização da luz, ou seja, a direção em que a onda luminosa vibra, que é perpendicular a sua direção de propagação (definida como uma reta no espaço).

Na holografia, registra-se em uma placa 2D, usando laser, a informação de uma imagem 3D, incluindo a profundidade. O material transparente colocado por cima altera de forma controlada certas características dessas ondas luminosas – promovendo diferentes modificações em cada ponto da placa holográfica -, de modo a formar a imagem desejada na sua propagação. Essas alterações também dependem da direção com que a luz atravessa a placa. Assim, podem-se registrar imagens diferentes para ângulos diferentes de propagação a partir da placa. Quando as imagens associadas a cada ângulo correspondem justamente às diferentes imagens de um mesmo objeto visto de diferentes ângulos, a visão 3D é reconstituída.

Antonio Zelaquett Khoury, Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense.

Fonte: Revista Ciência Hoje, n. 226.

A radiação emitida por elementos presentes em areias monazíticas pode ser prejudicial à saúde?

AS AREIAS MONAZÍTICAS, DENSAS, ESCURAS e encontradas em diferentes pontos do litoral brasileiro, contêm maiores níveis de urânio e tório do que outros minerais. Esses dois elementos, naturalmente radioativo, são precursores das chamadas séries ou famílias radioativas naturais: ao se transmutarem, dão origem a outros elementos, também radioativos, que repetem o processo, perdendo o excesso de massa e energia que os tornava estáveis, até chegarem ao chumbo-207, não radioativo.

Em certos pontos de praias de areias monazíticas, os níveis de radiatividade ambiental podem ser até cerca de 50 vezes mais elevados do que a média da região ou do país. No entanto, os estudos epidemiológicos com populações que vivem em regiões de alta radioatividade natural no Brasil ou em outros países não observaram as diferenças estatisticamente significativas na morbidade mortalidade.

Na falta de evidencias clara sobre os efeitos dos níveis naturais e baixos de radioatividade na saúde humana, as normas de proteção radiológica optaram pela prudência, assumindo que qualquer exposição à radiação tem um risco associado e que a exposição deve ser mantida tão baixa quanto possível. Essas normas, no entanto, só se aplicam a exposições resultantes, obtida com o uso de radioisótopos artificiais.

Não há regulamentação para a radioatividade natural, com exceção de alguns casos, como a exposição ao radônio-222 em residências e prédios públicos em países frios, onde a redução da ventilação para a conservação de calor pode promover o acúmulo desse gás radioativo naturas.

Jean Remy Guimarães

Instituto de Biofísica, Universidade federal do Rio de Janeiro.

Fonte: Revista Ciência Hoje, agosto de 2012.

Como funciona um termômetro?

No dia seguinte, a aula foi sobre o funcionamento de um termômetro. E Rex foi pra casa ainda mais animado. Chegou logo dizendo pra Diná e pro Zíper: "Vocês sabiam que para saber como funciona o termômetro precisamos entender um pouquinho sobre trocas de calor? Querem apostar como isso não é nada difícil?!"

Ele falou que, como já havia explicado no dia anterior, todo corpo (objetos ou pessoas) é feito de moléculas que se agitam, e que uma medida do grau de agitação de suas moléculas -- ou seja, o quanto elas se agitam -- é a sua temperatura. E aí lançou o desafio: "Mas o que será que acontece quando dois corpos com temperaturas diferentes estão em contato um com o outro?" E antes que os amigos pudessem responder, veio com a sua idéia da festa:

"Imaginem uma festa em que há uma galera muito agitada, muito animada, dançando muito, com muita empolgação. Imaginem também outra festa, ao lado dessa, em que esteja meio desanimada, com pouca empolgação. Imaginaram? Bom, é claro que a galera do rebuliço não vai deixar aquela turminha desanimada assim e vai tentar animá-la! Logo, as pessoas que tinham maior agitação doam um pouco da sua 'energia' para agitar o outro pessoal! Assim, a turma que antes era quietinha fica mais agitada, e a que antes era a mais esperta fica um pouco mais devagar, mas as duas ficam com a mesma agitação para curtir a festa numa boa! Captaram?"

Zíper e Diná tinham adorado o exemplo e continuaram prestando atenção no amigo que ainda tinha mais para falar: "O que acontece com os objetos com temperaturas diferentes é algo parecido! O que tem maior temperatura transfere parte da sua energia térmica para o que está com menor temperatura. Aí, a temperatura do corpo mais quente diminui e a do corpo mais frio aumenta. No fim, os dois corpos ficam com temperaturas iguais! A energia térmica em trânsito, isto é, que passa de um pro outro, é chamada de calor, e o momento em que os dois corpos em contato estão com temperaturas iguais se chama equilíbrio térmico."

Diná, que estava um ano na frente no colégio, completou: "Guarde que quando um objeto é muito maior do que outro, o grande é chamado de 'reservatório térmico'. Nesse caso, quando eles ficam em contato e entram em equilíbrio, a temperatura do maior quase não muda e a temperatura do menor fica igual à do maior." "Boa, Diná!", disse o Rex. E ela emendou: "Mas continue, quero saber sobre o termômetro."

"Então", disse o dinossauro, "quando colocamos o termômetro em contato com a nossa pele, o termômetro tenta entrar em equilíbrio térmico com o nosso corpo. O nosso corpo não irá diminuir sua temperatura, mesmo doando energia para o termômetro, pois, nesse caso, ele funciona como reservatório térmico. Além disso, o professor disse que temos muitos mecanismos orgânicos que não permitem que a temperatura do nosso corpo mude. Por isso, depois de alguns minutos, o termômetro terá a mesma temperatura que o nosso corpo.".

"O líquido prateado no termômetro é o mercúrio", continuou Rex. "Ele se expande facilmente com pequenas variações de temperatura. Como o tubo que mostra a temperatura é muito fininho, mesmo um pequeno aumento do volume da bolinha de mercúrio que fica na ponta do termômetro faz ele subir bastante no tubinho. Então, quanto maior for a temperatura do termômetro, maior será a expansão desse líquido. As marcações no tubinho são feitas de modo a marcar uma temperatura correspondente à nossa no visor. E é só!"

"Valeu, Rex!", disse Diná. E Zíper completou: "Sei não, mas acho que alguém aí quando crescer vai ser físico!" (Ciência Hoje das Crianças, maio 2004, Patrícia Eugênio de Souza, Departamento de Física,Universidade Federal do Espírito Santo).

O que é temperatura?

Você sabe o que é temperatura? Mas, todo mundo sabe quando um objeto está quente ou quando está frio. Basta aproximarmos a nossa mão dele. Mas será que essa é a melhor maneira de sabermos o quanto um objeto está mais quente ou mais frio que outro?

Com certeza, ficar medindo a temperatura com a mão é algo perigoso, principalmente se você sai metendo a mão em objetos muito quentes. Mas será que é por isso que o método não serve?"Se a gente segurar dois objetos quentes ou dois objetos frios, fica meio difícil saber qual a diferença entre eles. Segundo o professor, os físicos definem temperatura como sendo o grau de vibração das moléculas. Cada parte do nosso corpo (e de qualquer objeto) é feita de pequenas partes chamadas moléculas. Essas moléculas têm um permanente balanço, um movimento que os físicos chamam de agitação, que pode ser menor ou maior. Assim, chama-se temperatura o quanto essas moléculas estão se movimentando. Por exemplo, um objeto (ou uma pessoa!) com temperatura de 40°C tem suas moléculas com maior agitação que outro com temperatura de 39°C". A energia que comanda a agitação dessas moléculas tem o nome de energia térmica.

As moléculas deveriam ser como pessoas dançando em uma festa: quanto mais empolgação tivessem, quanto mais se movimentassem, mais a temperatura do ambiente subiria. E partindo dessa idéia de que a temperatura da festa estaria maior quanto maior fosse a agitação das pessoas, fica a relação de que nos objetos mais quentes o balanço ou a agitação das moléculas é maior.(Adaptado, Ciência Hoje das Crianças 146, maio 2004, Patrícia Eugênio de Souza, Departamento de Física, Universidade Federal do Espírito Santo.)

Um navio petroleiro afundou ano passado no litoral espanhola 3 mil metros de profundidade. Como o petróleo, em temperaturas tão baixas, não solidificou ou ficou tão viscoso a ponto de não vazar dos porões do navio?

Sabe-se que a densidade da água do mar (cerca de 1,03.103 kg/m³) é ligeiramente maior do que a da água doce (aproximadamente 1.103 kg/m³). Vale lembrar que a densidade do mar varia principalmente com dois fatores: o geográfico (o mar Vermelho apresenta densidade bem maior) e a profundidade (ao aumentar a profundidade, diminui a temperatura e cresce a pressão, o que altera a concentração de sais no mar e eleva a densidade). Com a profundidade fornecida pelo leitor, de 3.000 m, pode-se calcular a pressão aproximada por um teorema fundamental da hidrostática (P(h) = Patm + rgh), o que dá um valor igual a 304,14 Pa. Sabe-se também que a temperatura a tal profundidade é inferior à temperatura ambiente, a qual já é suficiente para precipitar parafinas e outros componentes do petróleo, alguns dos quais cristalizam. Contudo, não se pode dizer que todos os componentes do petróleo irão precipitar, pois é necessário conhecer a real temperatura a essa profundidade, entre outros fatores. Considerando que uma parte precipita e outra não, o que é de se esperar, tanto a parte que permanece líquida quanto a que precipita são menos densas que a água do mar e, assim, subirão até a superfície. O leitor ainda questiona sobre a viscosidade que deveria interferir no vazamento do petróleo dos porões. A viscosidade varia exponencialmente com a temperatura: quando esta diminui, a viscosidade aumenta. No entanto, a pressão a tal profundidade produz uma força muito maior que a força resistiva que surge devido à viscosidade, obrigando assim o fluido em questão (petróleo) a sair dos porões. (Sérgio Lucena Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal de Pernambuco; Ciência Hoje,  julho de 2003).