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.