Física no cotidiano

Coluna Física sem mistério
Ciência Hoje on-line
Publicado em 20/04/2012

O nascer do Sol é um dos mais belos espetáculos da natureza. Nas grandes cidades, infelizmente, ele passa despercebido, não somente devido à correria do dia a dia, mas também devido ao fato de que os altos prédios e a poluição acabam ocultando-o.

Quem sai cedo de casa eventualmente tem a chance de ver esse fenômeno. Talvez muitos de nós já tenhamos observado a rápida transição que ocorre no amanhecer. Parece que, em um instante, tudo está escuro e, minutos depois, o Sol domina o ambiente.

A grande influência do Sol sobre nós fez com que ele fosse considerado uma divindade em muitas culturas. A sua luz e o seu calor são essenciais para a manutenção da vida na Terra.

Praticamente todas as formas de energia usadas na nossa sociedade são oriundas do Sol. Por exemplo, a energia que extraímos dos alimentos foi quimicamente acumulada durante o processo de fotossíntese, por meio do qual as plantas usam a energia da luz solar para converter gás carbônico, água e minerais em compostos orgânicos e oxigênio gasoso.

Ao ingerir um alimento, nosso organismo quebra as ligações químicas dessas moléculas e obtém energia, que é armazenada em outras moléculas, como a adenosina trifosfato (ATP).

Quando nos dirigimos para o trabalho, seja por meio de automóveis, ônibus ou metrô, também utilizamos, de certa forma, a energia do Sol. Os biocombustíveis, gerados principalmente a partir da cana–de-açúcar (caso do etanol) e de óleos vegetais (caso do biodiesel), são exemplos disso.

Na produção de combustíveis fósseis, derivados do petróleo, também ocorre uma transformação da energia solar. Admite-se que a origem do petróleo esteja relacionada à decomposição dos seres que formam o plâncton e de outras matérias orgânicas – restos de vegetais, algas e animais marinhos –, em um processo que demora centenas de milhões de anos. Quando queimamos esses combustíveis, liberamos a energia química que foi acumulada na matéria orgânica durante esse tempo.

A energia hidrelétrica, que representa grande parte da matriz energética do Brasil, também depende da energia solar. No momento em que a água desce pela represa da usina hidrelétrica, fazendo com que as turbinas girem e produzam eletricidade, há o processo de transformação da energia de movimento (energia cinética) da água em energia elétrica. Para que a represa continue a ter água, é necessário que haja chuvas e estas só acontecem por causa da evaporação da água provocada pelo Sol.

Portanto, uma manhã ensolarada não é apenas prenúncio de um dia bonito. Ela deve servir também para nos lembrar da importância do Sol em nossas vidas.

O dia começa

Durante o dia, em nossos empregos ou em nossas casas, realizamos diversas atividades que dependem de certos dispositivos ou fenômenos e normalmente não temos noção de como eles funcionam ou ocorrem. Utilizamos, por exemplo, a radiação eletromagnética para controlar à distância televisores, aparelhos de DVD, videocassetes, videogames, computadores etc.

Geralmente esses equipamentos utilizam controles remotos que emitem radiação na faixa do infravermelho, com comprimento de onda entre 1 milímetro e 1 micrômetro (milionésima parte do metro). Esses comprimentos de onda são invisíveis aos nossos olhos, pois são muito longos (enxergamos comprimentos de onda entre 630 e 390 nanômetros).

Ao acionarmos os botões do controle remoto, ele emite pulsos longos e curtos que representam um código binário, que é convertido pelo aparelho receptor. Cada botão do controle remoto corresponde a determinado código, representado por frequências específicas que são enviadas para o equipamento controlado. Ao receber esses sinais, o aparelho os decodifica e realiza as operações solicitadas (trocar de canal, aumentar/diminuir o volume etc.).

Em nossas casas, também são comuns os fornos que utilizam radiações na faixa das micro-ondas (com comprimentos de onda entre 1 metro e 1 milímetro). Os fornos de micro-ondas comerciais operam com radiação de comprimento de onda de aproximadamente 12,2 cm.

Nesses aparelhos, o cozimento dos alimentos ocorre pela absorção da energia das micro-ondas pelo corpo. Como as micro-ondas são uma radiação eletromagnética, elas fazem com que as moléculas que apresentam dipolo elétrico (sistema com duas cargas elétricas opostas – positiva e negativa – e de mesmo valor), como as de água, oscilem e, como consequência, dissipem a energia absorvida.

Os aparelhos celulares, tão comuns atualmente, também operam na faixa das micro-ondas, mas com potência muito menor, da ordem de 3 watts. Nos fornos de micro-ondas, a potência é de aproximadamente 1.100 watts.

Já os computadores, smartphones e tabletsutilizam processadores que chegam a conter mais de um trilhão de componentes. Esses componentes são responsáveis pelo processamento das informações e conseguem transformar as centenas de gigabytes que estão armazenadas nos discos rígidos em imagens, sons, cálculos, textos etc.

Processos descritos pela chamada física quântica (que estuda os sistemas em escala atômica) ocorrem no interior desses dispositivos e os levam a executar operações lógicas que resultam em todas as maravilhas que os computadores realizam (saiba mais na coluna ‘Pequenos habitantes de um mundo próximo’).

A noite chega

Quando o dia termina, começam a surgir alguns pontos brilhantes no céu, que, em uma noite sem luar, longe das luzes da cidade, podem ser vistos aos milhares. Esses pontos, as estrelas, sempre nos maravilharam. Embora essa visão de céu noturno seja rara nos dias de hoje, ela é, sem dúvida, tão bela quanto o amanhecer.

Se olharmos com cuidado, perceberemos que as estrelas têm diversos tamanhos e cores e que estão dispostas de maneira a formar certos padrões, nos quais visualizamos algumas figuras. Chamamos esses agrupamentos de estrelas de constelações. Em certas regiões do céu, é possível perceber aglomerados com muitas estrelas e nuvens opacas (nebulosas). É o caso da constelação de Órion, uma das mais visíveis no céu, principalmente entre o início de dezembro e o final de maio ou começo de junho.

As estrelas podem ter diâmetros que variam de centenas de milhares de quilômetros (nosso Sol, por exemplo, tem 1,4 milhão de quilômetros) até mais de um bilhão de quilômetros, como é o caso de Betelgeuse, a estrela vermelha da constelação de Órion. Elas são formadas principalmente por hidrogênio e hélio em altíssimas temperaturas.

A quantidade de massa e a temperatura da estrela determinam seu tamanho e sua cor. E quanto maior a massa da estrela, mais quente ela tende a ser. A temperatura na superfície de estrelas com massa igual à do Sol é da ordem de 6.000 ºC, mas, em seu interior, esse valor atinge dezenas de milhões de graus Celsius.

Diante dos tamanhos desses distantes sóis, cuja luz viaja milhares de anos até chegar aos nossos olhos, nos lembramos do quanto somos pequenos comparados à imensidão do cosmos.

Mas nos congestionamentos de trânsito e nas filas de supermercados e bancos, pouco tempo nos sobra para refletirmos sobre esse complexo mundo que está a nossa volta. Precisamos incorporar um pouco mais a ciência ao nosso cotidiano, afinal, ela pode ser tão bela e fascinante quanto todos os fenômenos que explica.

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos