Acendimento instantâneo de lâmpadas

Quando acendemos uma lâmpada, não notamos nenhuma demora entre o instante de acionamento do interruptor e o instante de demora do acendimento da lâmpada.

À primeira vista, poderíamos imaginar que os elétrons se deslocam rapidamente pelo fio, já que a corrente parece atingir a lâmpada instantaneamente.

No entanto, essa conclusão apressada é falsa: a velocidade média dos elétrons é da ordem de mm/s. A corrente elétrica se estabelece rapidamente no fio inteiro porque as forças elétricas atingem os elétrons com a velocidade da luz.

Assim, quando acionamos o interruptor, os elétrons livres do fio inteiro começam a se mover praticamente ao mesmo tempo. Os elétrons do filamento da lâmpada, do interruptor e dos fios entram em movimento quase simultaneamente. Tudo se passa como se os elétrons fossem bolinhas amarradas num barbante; puxando o barbante, todas as bolinhas entram em movimento juntas.

Na verdade, essa idéia das bolinhas funciona como uma descrição do movimento médio dos elétrons. Se pensarmos em cada elétron livre isoladamente, o movimento é mais complexo: devido à agitação térmica, eles já têm movimento mesmo antes de a lâmpada ser acesa.

Em qualquer metal, os elétrons livres se movem com velocidades muito altas, da ordem de milhares de km/s. Chocam-se continuamente com os átomos, percorrendo trajetórias caóticas em ziguezague, mas seu deslocamento médio é nulo.

Quando é aplicada no fio uma diferença de potencial, os elétrons passam a avançar entre um choque e o próximo.

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Como provocar chuva artificialmente?

Existem dois tipos de nuvens: frias, cuja maioria tem temperatura abaixo de 0^o C e quentes, quase todas acima de 10^o C. Por isso, recebem tipos diferentes de bombardeamento. 

As quentes são bombardeadas por aviões com uma solução bastante concentrada de água e cloreto de sódio, o sal de cozinha. É que ele tem propriedades higroscópicas, isto é, atrai água. Por isso, aglutina várias gotículas que, com o peso, caem em forma de chuva. 

Já as nuvens frias são bombardeadas por aviões com iodeto de prata. Quando essa substância toca as poucas gotículas de água existentes, elas viram gelo. Esse rápido congelamento libera calor. Com o aquecimento, o ar quente sobe, causando uma corrente de vento, de baixo para cima, que suga mais ar para a nuvem. A umidade presente nesse novo ar condensa-se, aumentando cada vez mais a nuvem e provocando fortes chuvas.

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Por que um objeto lançado de um veículo em movimento não cai onde foi lançado?

Imagine-se num avião no céu. Você olha para baixo e vê lugares familiares, você está se aproximando da casa de seu amigo. 

Pensa que não seria má idéia mandar-lhe uma mensagem. Você rabisca rapidamente algumas palavras em sua caderneta, destaca a folha de papel, embrulha-a com algum objeto pesado, que para maior conveniência, chamaremos daqui por diante de “peso”, e atira-a logo que a casa de seu amigo esteja bem em baixo. Se você julga que ela cairá no jardim de seu amigo, está completamente enganado. Você errará  tão certo como dois e dois são quatro, mesmo que a casa de seu amigo esteja diretamente abaixo. Se você observasse o peso caindo, veria algo estranho. Enquanto cai, o peso continuará viajando sob o avião, como se estivesse atado por um fio invisível. E quando cair ao solo, errará o alvo por uma grande distância.

É uma nova manifestação da mesmíssima lei da inércia. Enquanto estava no avião, o peso se movia com ele. Mas, ao cair e separar-se do avião, ele não perde sua velocidade inicial. 

Continua a mover-se na mesma direção do avião. Ambos os movimentos, o perpendicular e o horizontal, combinam-se e, conseqüentemente, a carga traça uma trajetória curva, que a conserva sob o avião com a condição evidente de que a aeronave não se desvie do curso original ou voe com maior velocidade. 

De fato, o peso segue a mesma trajetória de um corpo lançado horizontalmente: uma bala disparada de um rifle apontado horizontalmente, por exemplo, traçaria uma trajetória em forma de arco que terminaria no solo.

Observe que tudo que mencionei acima seria válido se não existisse a resistência oposta pelo ar. Na realidade, ela impede tanto o movimento horizontal como o vertical, e o resultado é que o peso gradualmente atrasa-se em relação ao avião.

Num dia sem vento, um peso lançado de um avião voando a 100 km/h a uma altitude de 1.000 m cairá a uns 400 m do ponto que estava diretamente abaixo do avião quando o peso foi solto.

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Por que sentimos mais frio quando há vento?

Uma geada não fere tanto quando o ar está calmo quanto o faz quando há vento. Mas, qual é o motivo?

Apenas os seres vivos sentem mais o frio quando há vento. Não provoca a queda do termômetro. 

A primeira razão por que sentimos o frio tão agudamente num dia de vento resulta do fato de que o vento expulsa muito mais calor da face e do corpo, de maneira geral, do que em clima calmo, quando a camada envolvente de ar aquecido pelo corpo não é desalojada tão rapidamente por nova porção de ar frio. 

Quanto mais forte o vento tanto maior a massa de ar que entra em contato com sua pele em cada minuto e, consequentemente, tanto maior a quantidade de aquecimento retirado de nosso corpo por minuto. Só isto já é suficiente para sentirmos o frio.

Mas há, ainda, outra razão. Nossa pele sempre elimina um pouco de umidade, mesmo quando o ar está frio. Para transpirar precisamos estar aquecidos. Este aquecimento deriva-se de nosso corpo e da camada envolvente de ar. Quando o ar está parado, a transpiração é lenta, pois a camada de ar adjacente à pele está ainda saturada de vapor e com ar úmido, a evaporação não é tão intensa. Mas quando o ar circundante está em movimento e novas porções sucessivas entram em contato com a pele, a transpiração não é abundante, requerendo muito calor, que retira do corpo.

Quanto atinge o efeito refrescante do vento?

Depende da velocidade do vento e da temperatura do ar. Falando de maneira geral, é muito superior ao que normalmente se julga. Eis aqui uma demonstração da extensão em que um vento reduz a temperatura do corpo. 

Suponha que a temperatura do ar seja de 4^o C e que por enquanto, não haja vento. A temperatura superficial do corpo será 31^o C. Uma ligeira brisa de 7 km/h, na qual nem as folhas chegam a balançar esfriará a pele em 7^o C. 

Um vento capaz de fazer uma bandeira tremular, cuja velocidade é de 21 km/h, esfriará a pele em 22^o C, o que deixaria a temperatura superficial a 9^o C!

Consequentemente, para calcular o quanto uma geada nos afetará, não é suficiente acompanhar apenas a temperatura; também a velocidade do vento deve ser levada em conta. 

É por isso que as famosas geadas orientais da Sibéria estão longe de serem tão inclementes como podemos pensar, se comparados aos ventos europeus relativamente violentos. Pelo contrário, a Sibéria Oriental distingue-se pela quase completa ausência de vento, especialmente durante o inverno.

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Por que um balão faz barulho quando estoura?

Por que um balão ou qualquer outro recipiente, faz barulho quando estoura? 

Na verdade ele não faz barulho nenhum, é o nosso tímpano que reage gerando esse ruído, um fenômeno natural.

Todo recipiente como um balão, um pote com tampa, um saquinho plástico ou um pneu, que são capazes de suportar uma pressão interna maior que a externa, ao serem rompidos abruptamente, geram um ruído de explosão. 

E esse ruído não é gerado quando ele é aberto suavemente.

Como sabemos, o som nada mais é do que um deslocamento de ar, podemos perceber quando falamos, pois liberamos uma quantidade de ar pela boca. 

Da mesma forma podemos perceber em um alto falante, colocando um copo plástico na sua frente quando ele está em funcionamento, iremos perceber que o copo, vazio é claro, irá se movimentar.

Mas porque a explosão do balão? 

Quanto mais abrupto essa liberação do ar preso na seu interior, maior será a onda de ar que irá se dirigir ao nosso tímpano, que é muito sensível. Uma vez o tímpano sendo atingido, irá gerar o ruído da explosão.

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Como funciona o motor de um foguete?

Afinal de contas, como o motor de um foguete funciona, se o espaço não tem ar?

Os aviões, ao contrário de um foguete, utilizam o ar ao seu redor para poder se locomover, tanto nos aviões com hélice aos aviões com turbinas. Eles simplesmente aproveitam o ar que passa pelas suas hélices ou turbinas, jogando-o para trás, ocasionando um movimento à frente.

Um foguete espacial também utiliza o fenômeno da ação e reação, mas de uma forma um pouco diferente.

Imagine uma arma de fogo, quando você dá um tiro, sente na sua mão ou no seu ombro, dependendo da arma, o soco que ela dá. A ação do projétil sendo impulsionado gera uma reação da arma que é sentida pela atirador. Essa reação é diretamente proporcional a diferença de massa entre os dois objetos, a arma e o projétil. Se o projétil tivesse a mesma massa da arma, a força gerada no tiro seria a mesma do soco da  arma.

Esse fenômeno também acontece no vácuo e da mesma forma com o motor de um foguete, em maior proporção. O combustível é queimado no interior do motor e expelido para fora em alta velocidade, gerando uma ação contrária, movendo o foguete na outra direção.

Normalmente um foguete utiliza combustíveis sólidos, mas que na sua queima onde ele é transformado em gás, sua massa não muda, somente a sua forma que era sólida.

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O que é antigravidade?

A gravidade, é a força atrativa entre objetos. Ela segura você no planeta e mantém o planeta na órbita em torno do Sol. Como você deve imaginar, a ideia de reduzir, cancelar ou proteger contra esse efeito da gravidade é altamente atraente.

A tecnologia da antigravidade revolucionaria a exploração espacial e a produção de energia. Ela reduziria drasticamente a demanda por energia em viagens e transporte. Mas primeiro teríamos de alterar drasticamente nossa compreensão da Física e descobrir como conter a força mais poderosa do Universo.

Como tal, a tecnologia antigravidade se mantém tanto como Santo Graal quanto como bandeira vermelha. Não faltam boatos, teorias da conspiração e relatos de prejuízos à credibilidade no que se refere a essa pesquisa.

Por exemplo, em 1992, o Físico russo Evgeny Podkletnov afirmou ter testado com sucesso um dispositivo que protege um objeto da gravidade. 

O experimento envolveu levitar um disco supercondutor sobre um ímã. De lá pra cá, ninguém - incluindo os pesquisadores da Nasa - foi capaz de replicar esse experimento. Em 2002, pesquisa do conhecido jornalista de aviação Nick Cook sobre uma suposta pesquisa nazista sobre antigravidade não conseguiu convencer os críticos.

Você deve estar começando a ver por que a antigravidade é um assunto tabu. Ou por que a Nasa escolheu previamente pesquisar a antigravidade através de projetos com nomes como Breakthrough Propulsion Physics Project (1996-2002). A Nasa até publicou um livreto intitulado "Respondendo à Antigravidade Mecânica" para ajudar pesquisadores amadores e profissionais que submetiam cerca de 100 ideias por ano envolvendo máquinas que falsamente pareciam criar um efeito antigravidade. 

E para o caso de você estar se perguntando, os voos com gravidade zero a bordo da aeronave modificada C-9, da Nasa, não são exemplos de antigravidade. Tampouco o efeito de levitação alcançado em 2007 pelo efeito Casimir, uma força quântica que essencialmente leva objetos a se aproximarem uns dos outros - um rei da nanofricção. 

A antigravidade, por outro lado, envolve a diminuição dos efeitos do empuxo gravitacional sobre um objeto, e a ciência ainda não chegou lá.

Muitos cientistas acreditam fortemente que a antigravidade não é possível, dado o que conhecemos sobre o Universo e as leis que o governam. Então, por hora, todas aquelas impressionantes engenhocas antigravidade terão de permanecer no reino da ficção científica.

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