Rosetta: decifrando o que está escrito em um cometa

Domingo, dia 12, em Piracicaba, durante um evento ocorrido na Rua do Porto em comemoração ao dia das crianças, encontrei-me por acaso com o amigo Warner, que trabalha no Observatório Municipal, e ficamos conversando sobre Astronomia. Aproveitei para perguntar a ele se neste ano de 2014 ainda haveria algum acontecimento astronômico que fosse proporcionar uma bela imagem no céu, mas ele me disse que não ocorreria nenhum excepcional, pelo menos em termos visuais. No entanto, há uma missão espacial que irá promover um espetáculo que não poderá ser visto por nós nos céus, mas que está chamando a atenção dos que gostam de assuntos sobre exploração espacial.

A Missão Rosetta
Pela primeira vez na história, uma sonda lançada da Terra em 2004, aproximou-se recentemente do cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko, e no próximo mês de novembro lançará uma pequena nave, chamada Philae, que deverá pousar na superfície do cometa e analisar sua composição, para tentarmos entender um pouco melhor a formação inicial do Sistema Solar. A imagem ao lado mostra uma representação artística da sonda Rosetta, e próxima a ela, a nave Philae, que será enviada em direção ao cometa.
Recomendo que assistam o vídeo a seguir, muito bem produzido pela ESA, e que faz um ótimo e rápido resumo da viagem da Rosetta, desde 2004 até hoje, e das etapas principais desta longa missão. Destaque para os três impulsos gravitacionais dados pela Terra, e outro pelo planeta Marte, que aceleraram a sonda, alongando sua órbita em direção à órbita elíptica do cometa, cuja excentricidade é bem maior que a dos planetas. A Rosetta fez três voos rasantes à Terra, em 4 de março de 2005, 13 de novembro de 2007 e 13 de Novembro de 2009, e uma em Marte, em 25 de Fevereiro de 2007. A sonda Rosetta visitou também dois asteróides, 2867 Steins, em 5 de setembro de 2008, e 21 Lutetia, em 10 de julho de 2010. O vídeo mostra também o instante (8 de junho de 2011), em que a sonda precisou entrar em estado de hibernação, para economizar energia, pois encontrava-se muito distante do Sol, onde os painéis solares não recebiam radiação mínima suficiente para produzir a energia elétrica.
Rosetta seguirá o cometa a sua distância mais próxima do Sol em 13 de agosto de 2015 e também um pouco depois, no início do retorno ao Sistema Solar exterior. O fim nominal da missão está previsto para Dezembro de 2015.
 

Origem do nome Rosetta
A Pedra de Roseta (clique na foto ao lado para ampliar), descoberta em 1799 perto da cidade de Rashid (em Inglês, Rosetta) no Egito, ajudou estudiosos do século XIX a decifrar o sistema de escrita sagrada dos hieróglifos, oferecendo uma nova chave para o estudo da antiga civilização egípcia.
O Professor Eberhard Grün, um cientista do Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg, Alemanha, um renomado especialista em cometas e poeira interestelar que esteve envolvido com a missão desde os seus primórdios, tem sido muitas vezes chamado de o "Pai da Rosetta", já que foi ele quem sugeriu este nome por volta em 1987, pois viu uma relação entre a pedra egípcia e a sonda que poderia ajudar a fazer uma "leitura" do que ocorreu no início do Sistema Solar, analisando o que estaria "escrito" nas rochas do cometa.

Mudança de planos
O plano original era para coletar uma amostra de material do núcleo do cometa e enviá-lo de volta à Terra para analisá-lo em um laboratório, mas no início de 1990 a NASA retirou-se do projeto por causa de dificuldades financeiras, e a missão foi redefinida de modo que a ESA (Agência Espacial Européia) pudesse realizá-la sozinha. Ao invés de trazer o material de volta para casa, a Rosetta fará a análise do cometa diretamente em seu laboratório, enviando os resultados para a Terra. O foco manteve-se na análise do material do núcleo.

Fontes:
http://blogs.esa.int/rosetta/2014/10/17/naming-rosetta-an-interview-with-eberhard-grun/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rosetta_Stone
http://www.cmjornal.xl.pt/multimedia/detalhe/sonda_rosetta_uma_das_missoes_espaciais_mais_importantes_da_atualidade.html

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Imagens reais em um espelho côncavo

Quando fiz o colegial, no início dos anos 80, lembro-me que tive dificuldade em entender o que significavam aquelas imagens de espelhos esféricos, obtidas pelo meu professor de Física. Ele traçava na lousa, com giz e régua, raios saindo do objeto, refletindo no espelho e se cruzando em um ponto, onde então dizia ser o local em que a imagem se formava. 

Faltou a parte experimental, pois a escola em que estudei nem tinha laboratório. As teorias e fórmulas de Física até que eram bem explicadas pelo professor, que não raras vezes utilizava como um dos recursos didáticos, frases ou historinhas para decorarmos mais facilmente as fórmulas ou conceitos. Na pressa, e por necessidade, acabei decorando também os caminhos que os raios faziam, e aprendi a classificar mecanicamente as imagens formadas. A partir daí, resolvia inúmeros exercícios de vestibulares para treinar e fixar ainda mais as fórmulas, convenções de sinais e regrinhas. Em suma, o principal objetivo era encontrar a resposta e marcar a alternativa correta, no caso dos testes de múltipla escolha. Devido ao escasso tempo disponível (3 anos), os conteúdos eram desenvolvidos um a um em um ritmo apressado, de modo que ficasse pouca coisa sem ser vista, e éramos constantemente treinados para ir bem nas provas. Não sei como pude ter gostado desta matéria, tendo sido ensinada daquela forma, com quase nenhuma contextualização.
O pior de tudo isso é constatar que este modelo de aprendizado não mudou desde então na maioria das escolas, e como eu trabalho dando aulas particulares para vários alunos de diversas escolas particulares de minha cidade, posso assegurar que isto é uma verdade, e é a principal razão que faz com que muitos destes alunos acabem por eleger esta disciplina como uma das mais chatas e desinteressantes. 

Filosofando sobre a teoria
Eu verificava facilmente em casa, por exemplo, usando uma colher, pela observação através da parte de dentro dela (espelho côncavo), que quando eu ficava longe a imagem aparecia reduzida (menor) e "de ponta cabeça" (invertida), e quando eu colocava a colher bem próxima, a imagem do meu olho na parte de dentro da colher aparecia ampliada (maior) e direita, mas quando eu via meu professor falando e mostrando na lousa que as imagens eram formadas em um único ponto específico, de acordo com a distância entre o objeto (no caso, meu olho) e o espelho, eu não conseguia entender exatamente o que aquilo significava.
Se para mim naquele lugar onde o meu professor dizia que a imagem se formava não havia nada para captá-la, como eu podia vê-la com meus olhos? Por que a imagem era em certos casos classificada como real ou virtual? Eu ficava filosofando para tentar entender estas questões, mas como provavelmente nunca cairiam no vestibular, acabava deixando de lado para estudar outras coisas com chances maiores de serem cobradas nas provas.

Um bom tempo depois consegui entender convenientemente estas questões, mas acredito que se tivessem realizado alguma experiência prática envolvendo o assunto, já no colegial, talvez o meu aprendizado tivesse sido no mínimo mais prazeroso.
Até bem recentemente eu dava aulas muito parecidas com as que tive, apenas tentando explicar de outras maneiras, as definições do que seria uma imagem real (que pode ser projetada) ou virtual, levando em consideração as dificuldades que tive para entender tudo aquilo. Certa vez, há uns anos, ouvi um aluno comentando justamente sobre minhas aulas de formação de imagens em espelhos esféricos. Ele dizia que eu só ficava desenhando e traçando raios sem sentido para ele. Estes comentários baixinhos que chegam aos nossos ouvidos, vindos muitas vezes do fundo da classe, sempre me fazem pensar em como poderia melhorar minhas aulas.

Agora sim!
A partir deste ano, recebi na escola em tempo integral na qual estou trabalhando, uma bancada óptica com um canhão de luz e alguns acessórios, dentre eles, um encaixe que é colocado logo na saída, com uma letra F vazada, a qual pode ser usada para representar um objeto (foto). Desenhei então com caneta vermelha, em um cartão, o qual usaria para projetar as imagens, a letra F, com as mesmas dimensões do objeto, a fim de comparar os tamanhos.
Vejam uma foto que tirei de todo o conjunto, canhão de luz, plaquinha com a letra F vazada, espelho côncavo e cartão:
Bancada óptica usada, com o espelho côncavo, posicionado à esquerda, e o cartão onde projetei as imagens.
Coloquei o espelho a uma distância inicial de 60 cm do objeto (letra F) e obtive a imagem projetada:
Imagem reduzida, invertida, e real,  projetada no cartão. Distância objeto-espelho = 60 cm









Há que se dizer que em várias distâncias do espelho que eu colocasse o cartão, a imagem da letra F podia ser vista desfocada, mas só havia uma posição em que o F aparecia sem estar "borrado". Esta é a posição da formação de imagem a que os meus professores se referiam.
A partir daí, fui verificando, como se esperava, que à medida em que eu aproximava o espelho do objeto, a imagem ia ficando cada vez maior, e se distanciando mais e mais do espelho, até que precisei projetá-la na parede. Veja a sequência de fotos.
Imagem reduzida, invertida, e real,  projetada no cartão. Distância objeto-espelho = 50 cm
Imagem reduzida, invertida, e real, projetada no cartão. Distância objeto-espelho = 40 cm
Imagem igual, invertida, e real, projetada no cartão. Distância objeto-espelho = 30 cm
Imagem ampliada, invertida, e real, projetada na parede. Distância objeto-espelho = 20 cm

Só não consegui aproximar muito o espelho do objeto, pois o próprio canhão impedia a passagem dos raios refletidos para que a imagem pudesse ser projetada.
Quando realizei a aula com os alunos da 2ª série do Ensino Médio eles gostaram, e acredito eu que tenha sido muito útil para que alguns deles associassem o que aprenderam na teoria com o que ocorre na prática. Só assim conseguiremos fazer com que mais alunos gostem desta disciplina que tem sido considerada atualmente por eles como uma das mais entediantes, e que no entanto poderia se tornar a disciplina-chave para que desenvolvêssemos uma geração com maior gosto pela prática das ciências, e que pudesse assim produzir mais tarde nossas próprias tecnologias.

Enquanto o vestibular continuar fazendo com que os professores se preocupem em cumprir e privilegiar somente o conteúdo a ser exigido nestas provas, não creio que conseguiremos mudar tão logo esta lamentável situação de grande dependência tecnológica de nosso país.  
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Nobel de Física: os LEDs azuis

Recentemente foram divulgados os nomes dos três cientistas que ganharam conjuntamente o Prêmio Nobel de Física. Isamu AkasakiHiroshi 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.  
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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