Nobel de Física: os LEDs azuis

Recentemente foram divulgados os nomes dos três cientistas que ganharam conjuntamente o Prêmio Nobel de Física. Isamu Akasaki, Hiroshi Amano, e Shuji Nakamura receberão, cada um, a quantia aproximada de 880 mil reais.

LEDs azuis

No início dos anos 1990, estes três japoneses conseguiram desenvolver a luz LED azul, que quando juntada à luz vermelha e verde podem produzir a luz branca (figura). Este trio de cores forma um sistema conhecido como RGB (do inglês, Red, Green, Blue) que é usado nas telas dos computadores e celulares.

Os LEDs vermelhos e verdes já haviam sido descobertos muito tempo antes, mas sem a luz azul, não era possível criar lâmpadas LED brancas.
Apesar dos esforços consideráveis​​, tanto na comunidade científica e na indústria, o LED azul permaneceu como um desafio durante três décadas.

LEDs

LEDs são basicamente semicondutores projetados para emitir luz quando são ativados. Diferentes substâncias químicas dão diferentes cores ao LEDs. Os primeiros LEDs foram desenvolvidos nos anos 1950 e 60. Na época, os cientistas desenvolveram LEDs que emitiam desde luz infravermelha até luz verde, mas não conseguiam chegar ao azul. É que os produtos químicos necessários, incluindo cristais cuidadosamente criados, ainda não eram capazes de serem produzidos no laboratório.

Dois dos vencedores deste ano, Isamu Akasaki e Hiroshi Amano, trabalharam juntos na produção de Nitreto de Gálio de alta qualidade, um produto químico que aparece em muitas das camadas de um LED azul. Os LEDs vermelhos e verdes anteriores utilizavam Fosfeto de Gálio, que era mais fácil de produzir. Ambos os grupos de Akasaki e Nakamura continuarão trabalhando agora para tornar ainda mais eficientes os LEDs azuis.

Eficiência

Quando se difundirem mais e se tornarem mais baratas, as lâmpadas brancas de LED tenderão a substituir as fluorescentes compactas (figura).

Uma lâmpada moderna de LED branco converte mais de 50% da energia elétrica que utiliza em luz. Se compararmos com a taxa de conversão de 4% para as lâmpadas incandescentes, podemos dizer que ela é muito mais eficiente. Além disso, as LEDs também duram até 100.000 horas, em comparação com 10.000 horas das fluorescentes e 1.000 horas das lâmpadas incandescentes.

No Brasil, seguindo uma lei, desde o ano passado já não se pode mais fabricar ou importar incandescentes de 150 W e 100 W, e desde 1º de julho deste ano, essa proibição está valendo também para as de 60 W, que até bem pouco tempo eram as mais procuradas. Portanto, só restará a partir de agora, acabarem os estoques nas lojas, e então será cada vez mais difícil encontrá-las.

Benefícios
Como destaca o release do comitê do Nobel, do Instituto Karolinska, em Estocolmo, na Suécia, cerca de um quarto do consumo de eletricidade mundial é utilizado para iluminação. Desta forma, os LEDs contribuirão para diminuir o desperdício dos recursos da Terra.
A lâmpada LED é uma grande promessa para o aumento da qualidade de vida de mais de 1,5 bilhões de pessoas ao redor do mundo que não têm acesso às redes de eletricidade. Devido ao baixo consumo de energia, ela pode ser alimentada por uma fonte de energia solar mais barata no próprio local.

A invenção do LED azul tem apenas vinte anos de idade, mas já contribuiu para criar a luz branca de uma maneira totalmente nova, para o benefício de todos nós.

Segundo o comitê, esta premiação se encaixa perfeitamente no espírito de Alfred Nobel, que criou o prêmio para estimular invenções que trazem grandes benefícios para a humanidade.

Fontes
http://www.popsci.com/article/technology/why-blue-led-worth-nobel-prize?src=SOC&dom=fb
http://www.kva.se/en/pressroom/Press-releases-2014/the-nobel-prize-in-physics-2014/
http://www.acessa.com/pelobrasil/arquivo/noticias/2014/06/28-comercializacao-de-lampadas-incandescentes-de-60-watts-sera-proibida/

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O mistério das pedras que se movem sozinhas

No Parque Nacional do Vale da Morte (Death Valey), na Califórnia (EUA), há muito tempo ocorre um fenômeno que intriga os observadores. Pedras são vistas em posições diferentes ao longo dos meses, deixando no chão rastros de seus deslocamentos (foto). Até bem pouco tempo não se sabia exatamente com certeza qual a melhor explicação para o que ocorria.
Este, assim como qualquer outro fenômeno ainda não entendido totalmente pela Ciência, tornou-se desse modo um prato cheio para revistas e sites que tratam destes mistérios. Vejam algumas passagens que tirei de um destes sites:

1) "Por mais avançado que esteja o conhecimento humano, ainda assim não é suficiente para desvendar os mistérios que rodam nosso mundo, pois muitos deles podem vir do espaço, do além e até de outra dimensão!"

2) "[...] um mistério intriga cientistas e geólogos: sobre a lama seca do solo amontoam-se grandes blocos de pedra de mais de uma tonelada de peso cada, e de modo fantástico, se movem sozinhas.[...]

3) "Pedras de tamanhos variados são encontradas a distâncias de até milhares de metros de sua posição original deixando rastros de extensão e direção variados, sem evidência alguma de intervenção humana ou animal."

Comentários meus:
1) ...blocos de pedra de mais de uma tonelada! Com certeza houve um exagero aí. Para mim, esta é uma estratégia para  fazer com que os leitores se impressionem, e sejam induzidos a imaginar que intensas "forças ocultas do além" estariam agindo sobre as pedras.
2) milhares de metros? Vamos comparar com este outro artigo do G1 sobre o mesmo assunto, só que um pouco menos tendencioso:
"[...] Uma vez no leito seco do lago, elas se movem – algumas “viajaram” por até 450 metros."
Bom..."por até 450 metros" é bem diferente de "até milhares de metros", não acham?

Sabemos que algumas pessoas quando querem convencer outras de algo, têm mesmo uma tendência de aumentar um pouco os números e dimensões das coisas, para tornar as histórias mais atraentes. Na minha cidade, Piracicaba, por exemplo, que é cortada por um grande rio do mesmo nome da cidade, são muito conhecidas as histórias contadas por pescadores, que exageram sobre o tamanho dos peixes que pescam.

Em outro site, vejam o que li:
1) "Sempre existe uma teoria nova procurando explicar a causa. Uns dizem que é a força dos ventos! Outros afirmam que são forças magnéticas."
2) "De acordo com outra teoria, acredita-se que em certas circunstâncias, uma fina película de gelo forma-se sobre a superfície da praia e assim, fica mais fácil acreditar na força do vento. Porém, alguns cientistas fizeram experimentos neste sentido e puderam comprovar que esta hipótese também é falsa." 

Comentários meus:
As duas afirmações sugerem que a melhor das hipóteses, que na verdade já era considerada pelos cientistas como a mais provável, por não ter sido comprovada "por alguns cientistas" devesse, por isso, ser totalmente descartada, e no entanto, o que sabemos é que uma hipótese pode ser revista e aprimorada, e de fato, como poderão ver a seguir, foi o que fez uma equipe de pesquisadores, adotando métodos de medidas mais precisas, desvendando definitivamente mais este antigo mistério.

Desvendado o mistério
As causas das trilhas gravadas pelas rochas na superfície de lama quase plana e seca do Vale da Morte, têm sido especuladas desde os anos 1940. O movimento das rochas ainda não tinha sido previamente observado em ação. Recentemente, uma equipe de pesquisadores gravou pela primeira vez os movimentos usando GPS e fotografia. Veja uma foto de uma das pedras que se movimentou durante a pesquisa, contendo um aparelho de GPS com bateria instalados na parte de cima.

Aparelho de GPS instalado em uma rocha que se movimentou. fonte: [1]

Os movimentos das rochas foram observados entre dezembro de 2013 e janeiro de 2014. Em contraste com as hipóteses anteriores de ventos fortes ou grossas camadas de gelo flutuante na superfície, o processo de movimento das rochas observado ocorreu quando o fino (3 a 6 mm) "vidro" de camada de gelo que cobre o solo começou a derreter no sol e no final da manhã se rompeu sob ventos fracos com velocidade de aproximadamente 4 a 5 m/s. As placas de gelo flutuante empurraram várias rochas a baixas velocidades de 2 a 5 m/min, ao longo de trajetórias determinadas pela direção e velocidade do vento, bem como a da água que flui sob o gelo. Esta ampla pesquisa foi publicada recentemente com detalhes, em 27 de agosto de 2014, no site Plos One.

Veja agora uma sequência de fotos, obtidas em 9 de janeiro de 2014. A imagem à esquerda mostra uma visão mais ampla do local. O interior da moldura preta indica o ponto que foi ampliado nos outros quadros. As setas azuis indicam rochas estacionárias e a seta vermelha uma rocha em movimento (da esquerda para a direita). O movimento total durou cerca de 18 segundos. As partes da superfície mais escuras, nas áreas planas da lagoa formada, são placas de gelo de aproximadamente 3 milímetros de espessura, cercadas por água ondulada de vários centímetros de profundidade.

Fotos de uma pedra se movimentando. (clique para ampliar). Fonte: [1]

Achei muito bom que os cientistas resolveram por fim a este mistério, desenvolvendo métodos de medidas muito precisas, acabando de uma vez com as dúvidas que podiam antes ser usadas como exemplos para tentar insinuar a existência de "forças ocultas". Ainda há muitos mistérios para que algumas revistas do gênero continuem explorando a necessidade fantasiosa das pessoas. Na verdade, é certo que este tipo de assunto causa grande interesse no grande público, ávido por imaginar que existem mesmo coisas inexplicáveis vindas do além.

Fontes
[1]http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0105948
[2]http://g1.globo.com/turismo-e-viagem/noticia/2013/05/pedras-que-andam-e-deixam-rastro-intrigam-turistas-em-vale-dos-eua.html

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Miopia e Hipermetropia sem giz e lousa

Quando fiz o colegial não me lembro de ter tido uma única aula de Física no laboratório. A escola que frequentei no início da década de 80 tinha como principal objetivo capacitar seus alunos para que passassem nos exames vestibulares, e quanto a isso ela já era reconhecida naqueles tempos como uma das melhores. Até hoje esta tradicional escola de Piracicaba é muito conceituada.

Com giz e lousa

Enquanto eu aprendia sobre os defeitos mais comuns da visão, notava que o professor de Física se esforçava ao máximo para desenhar na lousa, com réguas e giz, os raios de luz incidentes ao olho, e depois o trajeto deles após terem passado pelas lentes corretivas e pelo cristalino até chegarem à retina. 

Até bem recentemente eu também sofria para representar na lousa estes raios e mostrar aos alunos o porque da necessidade de um tipo de lente convergente ou divergente no caso da hipermetropia e miopia, respectivamente,

Sem giz e lousa
E então, eis que recebo no começo deste ano, na escola em tempo integral, uma bancada óptica com canhão de luz. Vejam uma foto que eu tirei:

Bancada Óptica da minha escola. Do lado direito, um pequeno modelo desmontável do olho humano.

Montei os equipamentos e descobri que era possível mostrar na prática o que eu já fazia há muito tempo na lousa. 

Primeiramente mandei que os alunos olhassem diversos tipos de lentes, divergentes e convergentes, brincando com elas e anotando os diferentes efeitos de aumento ou diminuição provocados nas imagens observadas. Dividimos todas de acordo com suas propriedades comuns, e então informei a eles sobre a lente natural convergente que todos nós temos dentro dos nossos olhos, chamada cristalino. Usei um pequeno modelo de olho humano desmontável, que também foi enviado este ano à minha escola, para mostrar a eles onde ficava a córnea, a pupila, o cristalino e a retina.
Para que os alunos memorizem, uso um artifício, dizendo:

HIPERMETROPIA não é uma palavra GRANDE? Então inverte: o globo ocular é MENOR do que o normal.

MIOPIA não é uma palavra PEQUENA? Então inverte: o globo ocular é MAIOR do que o normal.

Esta é a única coisa que peço para eles decorarem inicialmente. A partir daí, tendo já mostrado através de um laser, o comportamento da luz ao passar pelas lentes divergentes e convergentes, fica fácil de entender o restante. 

Liguei o canhão de luz da bancada e tirei a foto a seguir, mostrando uma situação em que o cristalino concentra os raios na retina. no caso de um olho normal:

Olho EMETROPE (globo ocular normal): o cristalino projeta a imagem exatamente na retina.

A seguir, expliquei que no caso dos míopes, por terem o globo ocular maior do que o normal, a imagem se forma antes da retina. Aí eu proponho aos alunos: 

Que tipo de lente corretiva deve ser usada para que os raios se concentrem na retina? Convergente ou divergente?

Sabendo das propriedades das lentes, eles raciocinam e respondem corretamente: divergente.

Aí então eles escolhem e colocam na frente do olho uma lente plano-côncava fixada com magneto. Tirei uma foto do que observamos:

Caso da MIOPIA (globo ocular maior do que o normal). Lente corretiva plano-côncava (divergente)

A seguir, pergunto que tipo de lente deve ser usada para que os raios de luz se concentrem na retina do hipermétrope. Eles raciocinam e respondem: convergente. Colocam então na frente do olho uma lente plano-convexa e vejam na foto a seguir o que observamos:

HIPERMETROPIA (globo ocular menor do que o normal). Lente corretiva convergente.

Para encerrar o assunto, eu faço com que eles pensem. Se naqueles tipos de lentes que eles brincaram inicialmente, as convergentes são aquelas que, quando colocadas perto do olho, como se fossem óculos, fazem com que os nossos colegas enxerguem nosso olho maior, e as divergentes são aquelas que fazem com que nossos colegas enxerguem nosso olho menor, é possível reconhecer se uma pessoa é hipermétrope ou míope só de olhar pelo comportamento da lente de seus óculos. 

Na primeira foto, o contorno do rosto mostra que houve aumento da imagem ao passar pela lente, indicando que provavelmente a pessoa tem hipermetropia. Se ela aparentar já ter mais de 40 anos, há uma outra possibilidade de ela ter um defeito da visão chamado de presbiopia, ou mais conhecido como vista cansada, que também é corrigido com lentes convergentes. Na segunda foto reparem que o contorno do rosto da pessoa, visto pela lente dos óculos mostra-se ligeiramente recuado, indicando que houve uma diminuição da imagem. Ela então tem miopia.

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Problemas ambientais na produção do álcool: uma aula diferente

Esta semana eu estive acompanhando uma turma de alunos da 1ª série do ensino médio (foto), em um passeio muito instrutivo, no qual aprendemos na prática alguns dos problemas ambientais que surgem devido à adoção de uma monocultura, como a da cana-de-açúcar, muito comum na região de Piracicaba, para a produção de etanol.
Este tipo de aula campal é promovida por estudantes da ESALQ-USP, através de um projeto de extensão universitária, chamado PONTE (clique aqui se quiser conhecer melhor o projeto), e é de grande valia para o melhor entendimento de várias questões relacionadas ao meio ambiente. Fiquei impressionado em ver como os alunos se interessaram pelas atividades, que são bem desenvolvidas, e fazem com que eles participem bastante com perguntas, questionamentos e reflexões.

Erosão

Um dos maiores problemas que surgem quando substituímos as florestas nativas por grandes áreas de canaviais é a erosão, provocada pela exposição direta do solo, que se torna compactado, dificultando a infiltração e retenção da água, que escorre então pela superfície, arrastando a terra e os nutrientes, formando valetas na direção das partes mais baixas do terreno.

Um exemplo bem claro desta situação foi mostrado a nós (foto), no qual o relevo inclinado do terreno fez com que surgisse uma voçoroca, uma grande vala por onde a água das chuvas vai arrastando a terra, provocando outro fenômeno preocupante chamado de assoreamento. Descemos então, beirando a voçoroca, para olharmos e entendermos melhor este fenômeno.

Assoreamento
O assoreamento ocorre quando os leitos dos rios e nascentes vão se enchendo de terras, vindas das partes mais acima, arrastadas pelas corredeiras. Neste caso, os monitores mostraram a nós um exemplo claro deste processo. Os donos daquela propriedade tentam atualmente diminuir os efeitos adversos com o replantio de árvores nas regiões por onde as águas correm, e onde situam-se nascentes que formarão os rios. Estas áreas são protegidas por lei e são conhecidas como Áreas de Preservação Permanente (APP).

Do lado direito vemos a parte mais baixa do terreno por onde a água corre e forma um riacho em dias de chuva. As árvores foram plantadas para tentarem diminuir o problema, mantendo as áreas de preservação.

Depois da visita ao canavial, fomos para os laboratórios da universidade para entendermos como o álcool é produzido, pela fermentação e destilação, através de um experimento simplesusando uma fonte de calor, uma mangueirinha e recipientes de vidro (foto).
Álcool: a solução?
Muita gente pode ter a impressão de que com a substituição de um combustível fóssil, no caso, a gasolina, por outro que utiliza fonte renovável, como o álcool, os nossos problemas estariam solucionados, mas na verdade, os impactos causados pela cultura da cana, e também pela produção do etanol não são pequenos. Ouvi um dos monitores explicando que, da mistura fermentada de cana, depois da destilação, apenas uma pequena porcentagem é convertida em álcool. O produto que sobra, que eles chamam de vinhaça, pode ser usado como adubo na própria plantação de cana, mas pode se tornar um problema, já que se há um excesso, pelo que entendi, não há ainda muitas opções de aproveitamento de todo este subproduto, que deve então ser descartado, mas em que local?
Além disso, não haveria como suprir a demanda de etanol, caso todo mundo deixasse de usar a gasolina ou o diesel. Não haveria área suficiente de plantio de cana, e mesmo que isso fosse possível, os efeitos desta monocultura, relatados aqui, seriam agravados ainda mais com o tempo.

Qual a solução?
Levando em consideração que os motores dos carros à combustão são muito pouco eficientes, assunto que eu já tratei aqui neste mesmo blog, eu penso que a melhor solução seria que todos se conscientizassem da necessidade de reduzir de qualquer modo o consumo de combustíveis, pois a continuar neste ritmo, fatalmente chegaremos a uma situação ainda mais dramática. Espero que a indústria automobilística aprimore as tecnologias com sistemas de propulsão mais eficientes, como a elétrica, por exemplo, ou até mesmo solar, que eu também já exemplifiquei neste post do blog. 

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Práticas experimentais

Uma das coisas que tenho feito mais frequentemente no novo modelo de escola em tempo integral, na qual comecei a trabalhar este ano, são as práticas experimentais, essenciais para ajudar a entender melhor um determinado conceito de Física.
Galileu Galilei (figura) é considerado o precursor do chamado Método Experimental, que contribuiu para que muitas teorias ganhassem credibilidade. O que era visto e verificado na prática pelas pessoas era mais fácil de ser discutido, entendido e posteriormente aceito.

Alunos meus realizando experimento com gerador de pulsos com frequencímetro e luz estroboscópica, que pisca na mesma frequência do pulso, e ilumina de cima a cuba de água, projetando na placa abaixo a imagem da onda. A sincronicidade entre os pulsos e a luz permite que a imagem da onda fique estática, possibilitando desta maneira a medida do comprimento de onda, o cálculo da velocidade de propagação, a visualização de pontos de interferência destrutivas e construtivas, reflexão, refração e difração das ondas.

Nas outras escolas que lecionei eu ia raras vezes ao laboratório, privilegiando o conteúdo teórico exigido nos exames vestibulares.
Também de olho no que é cobrado nestes exames, a esmagadora maioria das escolas particulares acaba adotando procedimentos no ensino de Física que só contribuem para fazer com que esta disciplina se torne uma das matérias consideradas menos interessantes pelos alunos, resumindo-se a um amontoado de fórmulas que devem ser decoradas e aplicadas a exercícios muitas vezes desvinculados de um sentido prático evidente.

Alunos de minha escola realizando experiência com o Anel de Gravesande. Aquele em que uma esfera passa por um anel quando está fria, e não passa quando está quente. Conceitos de dilatação volumétrica.

Teorema de Tales na prática

Durante esta semana que se passou, resolvi realizar na aula de Práticas Experimentais, com os alunos da 2ª série do Ensino Médio, a experiência de medir sombras de objetos colocados na vertical, a fim de determinar a altura desconhecida de um deles, geralmente o daquele que seria mais difícil de medir diretamente, como por exemplo a altura de uma árvore. Aproveitei o dia ensolarado e falei primeiramente a eles sobre a teoria envolvida, e da aplicação do Teorema de Tales. Eles estavam interessados, pois iríamos logo sair da sala para realizar as medições, e então contei um pouco sobre a história que alguns livros se referem sobre um problema que teria sido proposto para ver quem conseguiria medir a altura de uma pirâmide do Egito. Diz a lenda que Tales teria usado seus conhecimentos de geometria para solucionar o problema.
Fiz rapidamente na lousa, um desenho de duas retas concorrentes e várias paralelas passando por elas, formando um ângulo de 90º com uma das concorrentes. Veja ao lado.
A seguir, conto para eles que Tales, em aproximadamente 600 a. C. teria medido várias distância e notado que havia uma proporção entre lados correspondentes dos triângulos formados. Coloco alguns valores fáceis de calcular, para que eles entendam bem (figura).

Também provoco os alunos, dizendo a eles que provavelmente naquela época já deveria haver aquelas pessoas que adoravam ficar pensando e falando:
Mas para que vai servir isso?

Na verdade, quando fazemos a relação do que Tales havia descoberto, com o problema do cálculo da altura da pirâmide, temos um belo exemplo de como uma descoberta teórica pode ser usada até mesmo bem posteriormente para decifrar um problema prático.

Eu sempre ensino este assunto no começo de Óptica Geométrica, pois está relacionado com a propriedade da propagação retilínea da luz, um dos fundamentos da Física Clássica. Como sabemos, pela pequena dimensão de nosso planeta em relação ao sol, os raios de luz solar chegam à Terra paralelamente uns em relação aos outros. Tales, sabendo disso, teria ido ao deserto e montado o esquema indicado na figura ao lado.

Após contar a história e explicar o método aos alunos, saímos no estacionamento da escola onde havia uma grande árvore, e cuja sombra estava inteira no solo, sem obstruções para que pudéssemos medir seu comprimento. Medimos antes o comprimento e a sombra de uma caneta colocada na vertical, e através de cálculos obtivemos a altura da árvore.

A prática em si é muito simples, mas acredito que o fato de ter levado os estudantes a executá-la é um recurso didático que faz com que eles gravem melhor até mesmo a fórmula que eu passo para que eles também resolvam alguns exercícios. Veja:

 Normalmente a variável desejada é aquela mais difícil de ser medida diretamente (H)

Conteúdo de vestibulares: um inimigo da boa Física 

Os vestibulares, e as estruturas que definem os conteúdos programáticos de Física a serem ensinados e seguidos nas escolas de Ensino Médio, não poderiam continuar exigindo que os professores ficassem presos a métodos tão desestimulantes de ensinar esta matéria. Não sei como poderia ser feito, mas se a maneira de cobrança nos exames fosse alterada de algum modo, privilegiando outras formas de medida do conhecimento prático adquirido pelos alunos, a Física talvez pudesse ser considerada como uma das mais interessantes de serem aprendidas.  

Falo isso por experiência própria. No laboratório da minha escola, um dos melhores e mais bem equipados dentre os que conheci nas escolas onde dei aulas, durante um tempinho do intervalo do almoço, quando aproveito para testar experimentos de óptica, mecânica, eletricidade, ondas, ou termologia, alguns alunos, muitas vezes do Ensino Fundamental, entram e ficam querendo saber e entender o que estou fazendo, e quando eu explico de maneira simplificada, eles se interessam bastante, e outro dia notei até que alguns ficaram maravilhados quando viram uma simples imagem de uma pequena lâmpada de um canhão de luz projetada por mim na parede. A curiosidade é inerente às crianças, e isso deve ser sempre incentivado por quem gosta de ensinar.

Alunos meus, do Ensino Médio, durante o experimento de estudo de uma esfera de aço em queda livre. Os sensores fotoelétricos captam os instantes em que a esfera passa pelas marcações de posição, e através de uma interface ligando os sensores ao notebook, os dados de tempo são coletados em um cronômetro.

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Uma nova unidade de velocidade: comprimento do corpo por segundo

Ontem, no facebook, deparei-me com uma chamada para um artigo da Scientific American magazine, em que eles fazem a seguinte pergunta.

Se um guepardo, um ácaro e um humano disputassem uma corrida, adivinhe quem ganharia?
Na certa eles esperam que as pessoas respondam que é o guepardo, mas se for adotada uma unidade específica de medida de velocidade, diferente das tradicionais, levando em consideração os comprimentos dos corpos dos corredores, chegaremos à conclusão de que um certo ácaro, o Paratarsotomus macropalpis, do tamanho de um grão de gergelim, seria o mais veloz de todos. Por este motivo, ele está sendo considerado atualmente por biólogos como o animal terrestre mais rápido do mundo.

A figura abaixo, do artigo da  Scientific American, mostra uma representação em que Usain Bolt e um guepardo (cheetah) seriam hipoteticamente reduzidos ao tamanho do ácaro P. macropalpis, para disputarem uma corrida em volta de uma rosquinha, de uns 10 cm de diâmetro. Pode-se ver facilmente na figura que, se seguíssemos apenas a unidade de medida de velocidade definida como body lengths per second (comprimento do corpo por segundo), Bolt e o guepardo teriam percorrido pequenas distâncias relativas, depois que o ácaro já tivesse completado uma volta na rosquinha.

Simulação de uma corrida em volta de uma rosquinha, considerando apenas a unidade de velocidade body lengths per second (comprimentos do corpo por segundo). Usain Bolt e o guepardo estariam reduzidos ao tamanho do ácaro. Reparem que no caso do ácaro, não colocam a velocidade em miles per hour (milhas por hora), somente em bl/s (body length per second).

É óbvio que se usarmos as unidades mais tradicionais da Física para as velocidades, sem levarmos em consideração os comprimentos dos corpos, o guepardo continua sendo o animal terrestre mais rápido do mundo. Isso porque ele pode atingir uma velocidade aproximada de até 108 km/h.  
O ácaro Paratarsotomus macropalpis, em uma escala de 1 cm, subdividida em 10 partes, tem um comprimento de mais ou menos 3,0 mm. 
Sabe-se também que a velocidade deste ácaro, é de 322 body lengths per second (bl/s). Multiplicando-se as medidas (3 X 322), concluímos então que isto dá 966 mm/s, ou seja, quase 1 m/s. Isto corresponde, nas unidades usuais de velocidade, a cerca de 10 vezes menos a velocidade de Usain Bolt (10 m/s), e em torno de 30 vezes menos a do guepardo (30 m/s).
No entanto, adotando-se a unidade bl/s, Bolt como percorre apenas 6 comprimentos de seu corpo por segundo teria velocidade de 6 bl/s, e a do guepardo, seria de 16 bl/s, e desta forma, em uma suposição deste tipo, eles ficariam bem atrás do ácaro.

O que eu acho disso tudo?
No meu ponto de vista, é preciso tomar cuidado com as conclusões que podem ser tiradas somente olhando-se rapidamente algumas figuras, como a colocada na chamada do artigo da Scientific American, apesar de que eles deixam bem claro no texto que a comparação deve ser feita levando-se em consideração os tamanhos dos animais.
Não há dúvida, portanto, de que quando queremos comparar quaisquer grandezas físicas devemos sempre observar atentamente a unidade de medida que está sendo empregada.

Não sei se deveria concordar com esta nova forma de medir e de comparar as velocidades entre bichos de dimensões e pesos tão diferentes entre si. É notório que os efeitos da gravidade ou resistência do ar sobre os ácaros são bem diferentes daqueles sofridos pelos animais de maior porte, por exemplo.
Outra coisa: Como fica a questão de qual deve ser o comprimento adotado do corpo do animal? O corpo do guepardo, por exemplo, e acredito também que do ácaro em questão, durante a corrida, ficam em uma posição mais horizontal, bem diferente da posição de uma pessoa correndo. Então não deveria ser levado em consideração esta diferença na adoção do comprimento do corpo a ser usado nos cálculos?

Eu acho que se os pesquisadores continuarem a identificar e estudar a velocidade de insetos ou ácaros cada vez menores, acredito que adotando-se esta unidade de velocidade bl/s nas comparações, provavelmente surgirão mais candidatos a serem escolhidos como o animal mais rápido do mundo, e ficaremos conhecendo alguns até então desconhecidos e anônimos micro-organismos, como é o caso deste ácaro em questão, que por hora pode aproveitar bem seus momentos de fama mundial.

Fontes:
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/04/140427191124.htm
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2616013/The-fastest-animal-world-Tiny-Californian-mite-beat-cheetah-size-least.html
http://www.polyteck.com.br/blog/qual-e-o-animal-mais-rapido-da-terra/

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Ciência, luz, religiões e verdades

Eu tentei encontrar uma luz que me ajudasse a pensar em algo interessante sobre Física para postar aqui no blog, após um longo tempo ausente, devido à correria no meu novo emprego, e no final das contas acabei optando por falar um pouco sobre religião, este assunto que muitos consideram indiscutível, mas que na prática tem sido o causador de intermináveis debates, revelando grandes divergências de pensamentos devido às várias maneiras com que cada um interpreta e adota ao seu modo diferentes filosofias de vida.
O problema é que não consigo ficar quieto quando vejo que algumas destas doutrinas se metem em áreas que a Ciência já demonstrou ter muito maior domínio de causa.

É certo que os pilares básicos da Ciência que a humanidade levou tanto tempo para edificar, através de observações críticas e contínuas, das anotações dos erros e acertos, das tentativas e experiências bem ou mal sucedidas, já deram provas suficientes de que são muito consistentes. Como não concordar, por exemplo, que as contribuições da Ciência foram de grande valia para ampliarmos a nossa qualidade e expectativa de vida?
Sendo assim, não consigo entender como é que alguém que tenha tido a oportunidade de estudar e aproveitar pelo menos um pouco das coisas positivas passadas pela escola que frequentou, possa seguir e praticar rituais de uma determinada religião que advoga explicações tão ingênuas e simplistas para questões que há muito tempo angustiam a humanidade, tais como a origem das espécies ou o surgimento do Universo.
Usando na maioria das vezes argumentos baseados apenas no que está escrito em um ou outro livro qualquer, que consideram sagrados, e cujas colocações e inserções são tidas como dogmas inquestionáveis, cada uma dessas religiões têm as suas explicações para estas questões.
Para que entendam melhor por que eu acho que as pessoas poderiam evitar ficar ao longo de suas vidas, moldando seus pensamentos somente de acordo com o que propõem estes livros, vou usar ideias de um antigo pensador árabe, citado no 5º episódio da nova série Cosmos.

Cosmos - Escondido na Luz
Neste episódio, o astrofísico Neil deGrasse Tyson fala sobre os estudos de Newton, Herschel, e outros cientistas, com relação às propriedades da luz. Cita o exemplo da Câmara Escura, assunto muito interessante sobre o qual já escrevi aqui, e o infravermelho, que eu escolhi não por acaso para dar título a este meu blog. Ele explica de que maneira as investigações e descobertas dos fenômenos luminosos abriram novos horizontes, possibilitando um melhor entendimento sobre as composições das estrelas e galáxias distantes, permitindo que determinássemos até mesmo a própria consistência de todo o Cosmo.

Há um trecho narrado neste episódio, que eu gostei tanto que até fiz questão de transcrever aqui. As palavras são atribuídas a um árabe chamado Alhazen (imagem), que viveu de 965 a 1040 d.C., e que foi um dos primeiros a adotar uma postura crítica de raciocínio que se aproximava muito da usada no que conhecemos atualmente como o Método Científico. Leiam:

"Encontrar a verdade é difícil, e o caminho é acidentado. Como buscadores da verdade, o melhor é não julgar e não confiar cegamente nos escritos dos antigos. É preciso questionar e examinar criticamente o que foi escrito, por todos os lados. É preciso aceitar apenas o argumento e a experiência, em vez do que qualquer pessoa diz, pois todo ser humano é vulnerável a todos os tipos de imperfeição. Como buscadores da verdade, devemos suspeitar e questionar nossas próprias ideias ao investigarmos fatos, para evitar preconceitos ou pensamentos descuidados. Sigam este caminho e a verdade vos será revelada."

Bacana, não acham? Este é um modo de pensar sobre todas as coisas, que a mim aparenta ser um dos mais compensadores de serem praticados. Essas palavras de Alhazen, mesmo que as vezes soem até meio proféticas, ou que pareçam ter sido redigidas por um apóstolo, é o tipo de filosofia que não encontra um paralelo naqueles livros considerados doutrinadores, nos quais não deve haver espaço para propaganda a favor do livre pensamento. Neles, os benefícios aos fiéis seguidores são fáceis de serem identificados, e os deveres, datas, e frequência aos rituais não devem ser questionados, mas sim pontualmente seguidos. Além do mais, sugere-se neles que não se pode contrariar as tradições religiosas seculares, pois sendo elas já tão duradouras, não poderiam estar equivocadas, não é verdade?

Tempo, costumes e tradições eternizando a "verdade"
Este é o problema. Cada vez mais a Ciência, pelo fato de defender ideias tão diferentes das que professam estes intocáveis "sagrados" escritos, inevitavelmente acaba entrando em rota de colisão com as religiões mais difundidas no mundo. Porém, o que me deixou mais transtornado foi ver que na estréia do novo seriado Cosmos, que na minha opinião foi um dos melhores presentes que recebemos neste ano de 2014, adeptos de religiões fundamentalistas dos EUA criticaram e tentaram censurar trechos. Um absurdo sem tamanho.

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Um modelo para explicar os eclipses

Um dos acontecimentos astronômicos mais bonitos e esperados deste ano é o eclipse total da Lua, que ocorrerá no próximo dia 15 de abril, e que poderá ser observado em todo o país a partir das 3 h da manhã. Por volta das 4 h, o eclipse atinge o seu auge, quando então a sombra da Terra terá diminuído quase totalmente a claridade refletida pelo Sol no nosso satélite natural.

Explicando eclipses aos meus alunos

A escola na qual comecei a dar aulas de Física a partir deste ano, faz parte de um programa relativamente novo do Governo do Estado de São Paulo, chamado de Escola de Tempo Integral. Na outra escola em que eu estava anteriormente, eu dava aulas somente das 7 h da manhã até às 12 h e 20 min, e depois ia para casa almoçar e passava a tarde livre, preparando aulas, corrigindo provas, dando aulas particulares ou cuidando das necessidades do lar e da minha família. Agora, eu entro às 7 h, almoço na escola e fico até as 16 h e 20 min. A vantagem - além do salário aumentado em 75% do anterior - é que em alguns momentos posso me dedicar mais à preparação de experimentos nos dois laboratórios, que foram reformados, e que por sinal ficaram muito bonitos. Consegui alguns materiais antigos que estavam em um depósito da escola e fui adaptando e montando alguns experimentos simples. Outra característica deste novo modelo de escola pública é que há disciplinas chamadas de eletivas, que os alunos escolhem de acordo com o gosto de cada um. Resolvi montar a disciplina de Astronomia e consegui 30 alunos matriculados. Na primeira aula, achei legal passar para eles em um telão, o primeiro episódio da nova série Cosmos, com Neil deGrace Tyson. Eles gostaram. Também já agendei para o dia 10 de abril uma visita ao Observatório Astronômico de Piracicaba.

Na aula da semana passada eu ia passar para eles o filme Gravidade, que eles próprios haviam sugerido, mas de última hora, descobri que o projetor da escola já estava sendo requisitado por outra professora, no caderno que usamos para reserva. Pensei bastante no que eu iria fazer com eles, e então resolvi preparar uma aula sobre eclipses. Existem vários livros, filmes, e videos, mostrando os dois tipos de eclipses, lunar e solar, mas achei que seria legal montar um modelo para explicar pessoalmente. Fui no laboratório, encontrei um canhão de luz que estava funcionando e pensei imediatamente em usá-lo para representar o Sol. Com mais algumas peças, encaixando aqui e ali, parafusos e fita crepe, e depois de algumas horas no laboratório consegui montar um modelo razoável.

Lembrei-me que eu tinha um globinho da Terra em casa, achei uma bolinha branca de borracha, com o diâmetro aproximadamente quatro vezes menor do que o globinho, e pronto.

Já durante a aula, inicialmente perguntei a cada grupo de alunos se eles sabiam dizer quanto tempo, mais ou menos, a Lua gasta para dar uma volta em torno da Terra, e me surpreendi com as respostas. Poucos alunos acertaram que o tempo é de aproximadamente um mês. Depois disso, com o auxílio de minha maquete, fui fazendo outras perguntas provocativas. Uma delas foi: Mas então, se a Lua leva aproximadamente um mês para dar uma volta completa em torno do nosso planeta, porque não temos, um eclipse do Sol e um eclipse da Lua a cada mês?  Novamente, poucos alunos souberam responder, usando a diferença entre o plano de órbita Sol-Terra, e o plano Terra-Lua. Aproveitei então para explicar mais essa característica para eles.
Como o globinho da Terra podia ser girado, mostrando a rotação, expliquei para eles a sorte que teremos de poder observar daqui do Brasil o próximo eclipse do dia 15.  

No final das contas, fiquei satisfeito com o resultado da minha ideia, pela curiosidade e participação dos alunos em aprender, e então, quando eles já haviam saído da aula, decidi tirar umas fotos. Vejam que boa estrutura do laboratório. Dizem que o governo irá enviar material novo para realizarmos novas experiências. Enquanto isso, vou me virando, improvisando com o que eu encontro por lá. 

Posição mostrando o eclipse do Sol.

Contagem regressiva para o eclipse total da Lua
Um bom site que encontrei sobre o eclipse do dia 15, mostra uma contagem regressiva para o acontecimento do evento, bem como outras valiosas informações. Para quem tiver interesse e quiser dar uma olhada, aí vai o link:
http://www.vercalendario.info/pt/lua/brasil-15-abril-2014.html

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É perigoso usar plásticos no micro-ondas?

Outro dia, durante o intervalo de aulas na minha escola, uma das professoras, ao preparar um chá, resolveu usar o micro-ondas para esquentar água em um copinho de plástico, destes mesmos descartáveis que usamos para tomar água no bebedouro. No mesmo instante, outra professora alertou a nossa colega, dizendo que o plástico, ao ser aquecido, libera toxinas na água. Eu fiquei curioso e resolvi então fazer uma pesquisa sobre o assunto aqui na Internet, para ver do que se tratava, e cheguei a alguns sites que me ajudaram a entender melhor esta questão. 
Em um deles, uma nutricionista informa que a maioria dos plásticos contém em sua composição uma substância química maleável chamada Bisfemol A, ou BPA. Segundo ela, ao ser esquentado, o plástico libera uma pequena quantidade desta substância no alimento ou líquido que estamos aquecendo, e ao fígado cabe o papel de identificá-la e excretá-la, mas parte dela pode ficar acumulada no nosso organismo. Procurei então buscar mais informações sobre o BPA, e vejam o trecho que destaco no site da wikipedia:

"Bisfenol A ou BPA é um difenol, utilizado na produção do policarbonato de bisfenol A, o policarbonato mais comum, e de outros plásticos. A substância é proibida em países como Canadá, Dinamarca e Costa Rica, bem como em alguns Estados norte-americanos, mas no Brasil era utilizada na produção de garrafas plásticas, mamadeiras, copos para bebês e produtos de plástico variados, sendo proibida apenas ao final de 2011, com prazo até ao final de 2012 para a retirada do produto das prateleiras e estoques."

Nesta mesma página da Wikipedia, quase que por acaso, vi lá no rodapé um link de um artigo da Folha de São Paulo informando que a cidade onde moro (Piracicaba) foi a primeira no Brasil a proibir o uso do BPA. E eu nem sabia disso até então.

Em um outro artigo do site da ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária), é usado um tom um pouco mais moderado. Vejam um trecho do artigo:

"Em 2010 a OMS realizou uma reunião com especialistas de vários países para discutir o assunto e a conclusão do relatório destaca os seguintes pontos: para muitos dos desfechos estudados a exposição ao BPA é muito inferior aos níveis que causariam preocupações, não incorrendo em problemas de saúde; estudos de toxicidade sobre desenvolvimento e sobre reprodução, nos quais são avaliados os desfechos convencionais, somente apresentam problemas em doses elevadas, quando apresentam; alguns poucos estudos mostraram associação de desfechos emergentes (como desenvolvimento neurológico específico ao sexo, ansiedade, mudanças pré-neoplásicas nas glândulas mamárias e próstata de ratos e parâmetros visuais do esperma) com doses mais baixas de BPA. Segundo os especialistas, devido à considerável incerteza relacionada com a validade e relevância destas observações referentes a baixas doses de BPA seria prematuro afirmar que estas avaliações fornecem uma estimativa realista do risco à saúde humana. No entanto, estes resultados devem orientar estudos a fim de reduzir as incertezas existentes.
Por precaução, alguns países, inclusive o Brasil, optaram por proibir a importação e fabricação de mamadeiras que contenham Bisfenol A, considerando a maior exposição e susceptibilidade dos indivíduos usuários deste produto. Esta proibição está vigente desde janeiro de 2012 e foi feita por meio da Resolução RDC n. 41/2011. Assim, mamadeiras em policarbonato não podem ser comercializadas no Brasil."

Alguns nutricionistas recomendam que as pessoas procurem evitar os plásticos no uso como recipientes para esquentar comidas ou líquidos, dando preferência aos recipientes de vidro, ou procurando usar somente plásticos que não tenham em suas composições o BPA, e há até um selo que eu imaginei que fosse padronizado, que é este que eu reproduzi na figura. Lá fui eu então procurar na minha cozinha alguns potinhos de plástico. Encontrei dois pratos usados por crianças, pelo fato de serem mais seguros do que os de vidro, caso ocorra uma queda no chão. Procurei pelo tal selo informado, mas infelizmente não achei em nenhum deles. No entanto, minha busca fez com que eu me deparasse com alguns símbolos diversos, tais como os que mostro a seguir:

Em alguns dos potinhos e pratos que encontrei em casa havia estes símbolos, indicando que o produto poderia ser usado em micro-ondas. Não me perguntem quem ou que órgão estaria fiscalizando, com eficiência, se realmente estes produtos estariam livres do BPA. Pelo que vi, muitos recipientes plásticos não apresentavam nenhum símbolo destes, o que me leva a pensar que não seriam indicados para serem usados no aquecimento de alimentos. Será que a maioria das pessoas sabe disso? Acho que não. Eu mesmo, antes de 2012, já havia usado várias vezes o micro-ondas para aquecer leite nas mamadeiras de plástico de minha filha.
Vou colocar aqui algumas fotos que eu tirei, para entendermos um pouco melhor.

No caso deste prato de plástico, identifiquei no verso o fabricante do produto: PLÁSTICOS RAINHA. No mesmo local, havia a informação de que a fábrica fica localizada na cidade de Pedreira-SP-Brasil, e havia também outros dois símbolos: o mais comum que encontrei em quase todos os produtos de plástico que verifiquei é o símbolo de reciclagem, dizendo tratar-se de polipropileno (PP), um triângulo com flechinhas e o número 5 dentro. O outro símbolo, com o desenho de uma tacinha ao lado de um garfo (terceira foto), indica que o produto pode ser usado sem problemas para se fazer refeições.

Tendo em vista a legislação brasileira que informei anteriormente através do trecho do site da ANVISA, e que vigora desde janeiro de 2012, suponho que este prato, mesmo sem os símbolos adequados, já não tivesse sido fabricado contendo o BPA.

Por via das dúvidas, pesquisei e achei o site do fabricante, mas infelizmente não vi lá nenhuma nota sobre os vários tipos de produtos de plástico que eles fabricam, e se são adequados ou não para aquecimento em micro-ondas. Havia apenas um link de contato, mas não me dispus a enviar minhas dúvidas sobre o assunto. Fiquei com a sensação de que talvez tenhamos ainda muito que caminhar para estabelecermos uma maneira um pouco mais simples de passar diretamente ao consumidor as informações necessárias através de um símbolo padronizado.

Vejam agora este outro caso de um pratinho (foto) que veio de brinde em uma caixa de cereais que comprei há um tempo para minha filha. O fundo estava meio apagado, mas com o auxílio de uma lupa pude ver que além do símbolo que dizia que o produto poderia ser usado para refeições, havia ao lado o símbolo de um micro-ondas, parecido com um dos que eu mostrei anteriormente. É possível ver na segunda foto, ao lado da figura com a tacinha e o garfo,  abaixo do símbolo do micro-ondas, a indicação da potência máxima a que o pratinho pode ser exposto, que no caso é de 1000 W.

Vejam o caso de um recipiente destes com tampas, que as pessoas usam para guardar alimentos. O primeiro símbolo a partir da esquerda é de um micro-ondas, e o seguinte diz que o produto pode ser usado também no congelador.

Finalmente, para tentar esclarecer-me da melhor forma possível sobre a afirmação da professora a respeito dos problemas que poderiam ser causados, caso sua colega tivesse usado a água esquentada no copinho de plástico, encontrei uma embalagem deles e obtive informações, tanto na embalagem como no próprio copo. Vejam:

A informação da embalagem diz:
Material poliestireno não tóxico - Temperatura máxima de uso 100ºC. O que eles estão querendo dizer neste caso é que se o copinho atingir temperaturas maiores do que 100ºC ele derrete. Suponho que estes copos não contenham o BPA, caso contrário, penso que realmente qualquer um deve evitar usá-los para esquentar água. Não creio que possamos confiar plenamente nos órgãos brasileiros responsáveis pela fiscalização constante dos produtos e processos usados na produção dos recipientes de plástico usados por nós para esquentar alimentos. Na dúvida, é melhor optar por usar copos de vidro ou xícaras de cerâmica esmaltada. No caso dos plásticos, a liberação de toxinas pode ser em doses pequenas, mas quem garante que o acúmulo delas, ao longo de anos de práticas repetidas não possa causar algum problema para nós no futuro?

Fontes:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Bisfenol_A 
http://www.tecmundo.com.br/eletrodomesticos/10978-mitos-e-verdades-sobre-o-micro-ondas.htm

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