Toda vez que a luz passa de um meio para outro acontece o que chamamos em Física de Refração. Na Refração é comum acontecerem duas coisas com cada cor componente da luz visível (ou luz branca^*3):

1) Mudar de direção, ou seja, sofrer desvio;

2) Mudar de velocidade, ou seja, viajar com rapidez diferente.

Os dois detalhes acima estão previstos pela Lei de Snell-Descartes^*4 [ n_ar.sen(i) = n_água.sen(r) ] onde n_ar  e n_água são os índices de refração absolutos do ar e da água (de valores aproximadamente 1,00 e 1,33, respectivamente) e que dependem da velocidade de propagação da luz em cada um dos meios (veja as equações nas caixas amarelas ao lado onde aparecem as velocidades da luz no ar v_ar, na água v_água e no vácuo c). As grandezas i e r são, respectivamente, os ângulos de incidência e de refração da luz.

Assim, quando a luz branca passa do ar para dentro de uma gota de água presente na atmosfera, está mudando de meio, ou seja, sofrendo Refração. A luz de cada cor sofre um desvio diferente e passa a ter uma velocidade também diferente na água. A cor mais veloz será o vermelho, que sofrerá desvio menor (menor valor de r). O violeta, na outra ponta do espectro, terá menor velocidade mas vai sofrer desvio maior (maior valor de r). Em outras palavras, as cores deixam de estar misturadas e aparecem individualmente. Parece mágica mas é Física pura. Quando as cores estavam juntas, tínhamos apenas a sensação de luminosidade típica da luz branca^*3.

Normalmente, numa única Refração, a separação de cores é muito pequena para ser percebida. Mas na gota, a luz entra numa das faces, reflete-se na outra face e volta para dentro da gota até sair novamente pela face que entrou. Note que são duas refrações, uma na entrada e outra na saída da luz na gota. E a segunda Refração só reforça a separação de cores que já havia acontecido na primeira. É um capricho da natureza para evidenciar os componentes coloridos da luz branca!

Quando olhamos para o Arco-íris, nossos olhos são o vértice de um cone de luz cores distintas. O que vemos é a borda da base deste cone, formando um arco no céu. Assim, duas pessoas jamais podem ver o mesmo Arco-íris pois cada uma tem seu próprio cone de luz, com o vértice posicionado nos seus olhos. É claro que o Arco-íris de uma pessoa é um "clone" óptico do Arco-íris da outra. Mas, tecnicamente, são diferentes!

As carroças e carruagens usavam rodas maciças de madeira revestida com metal em contato com o solo. É claro que o impacto com o chão duro era muito desconfortável  para os passageiros.

Os primeiros carros, veículos semelhantes às carruagens mas que aposentaram os cavalos substituídos por um motor à explosão, usavam aros de borracha maciça ao redor das rodas que eram quase sempre de madeira. Foi um grande avanço.

Os pneumáticos, assim chamados por serem inflados com ar ("Pneo" significa "soprar, inflar"), apareceram bem depois e continuam presentes nos veículos até hoje. Inicialmente os pneumáticos eram compostos de de uma câmara de ar que ficava entre o aro da roda e o que chamamos atualmente de pneu. Houve muitas evoluções tecnológicas e hoje é bastante comum usarmos pneus sem câmaras. Mas já faz bastante tempo que o ar é um elemento importante na estratégia de minimizar o impacto das rodas com o chão.

A Michelin, prometendo uma verdadeira revolução no mercado, acaba de anunciar o sistema Tweel (tire + wheel = pneu + roda, em inglês). O Tween é um "pneu" que opera inteiramente sem ar. Alguém poderia até dizer que pneu sem ar é antes de tudo um paradoxo lingüístico. Está certo! Mas para a Michelin é pura tecnologia pois "Um novo século chegou e o Tweel mostrou seu potencial para transformar a mobilidade. O Tweel nos permite alcançar níveis de performance que simplesmente não eram possíveis com os pneus convencionais de tecnologia pneumática de hoje".

O Tweel tem banda de rodagem de borracha e raios flexíveis que a unem ao centro, que por sua vez se liga ao eixo (veja fotos acima). Outras tecnologias de pneu sem ar também estão sendo desenvolvidas e devem começar a ser comercializadas no prazo máximo de 15 anos. Enquanto os carros não flutuarem, a idéia parece ser interessante.

Vale observar ainda que o novo sistema é um olhar simulatâneo para o futuro e para o passado uma vez que promete mudar os rumos do mercado no novo século mas volta ao século passado, ao velho sistema sem ar, só que agora com um banho de alta tecnologia acumulada por décadas.  

Para chegar ao Tweel, com certeza os técnicos e engenheiros da Michelin usaram muita Física. Viu só como a Física tem um enorme poder de mudar a cara do mundo à nossa volta?

No dois posts anteriores citei o tempo de reação de uma pessoa e a sua importância para a segurança no trânsito.

Você sabe quanto vale o seu tempo de reação? Sabe quanto vale o tempo médio de reação de uma pessoa normal e sóbria? Dá para medir isso? É uma boa idéia usar um cronômetro?

Eu diria que um cronômetro (como o da foto ao lado) controlado mecanicamente por uma pessoa não seria uma boa idéia pois o próprio tempo de reação dela para disparar/parar o instrumento afetaria de forma drástica o resultado final da medida.

Mas podemos usar uma régua. E, antes que você se espante com o uso de uma régua para medir tempo, explico o procedimento no qual vai precisar de uma régua de 30 cm de comprimento e duas pessoas que chamaremos de P₁ e P₂.

Procedimento experimental

1 – P₁ segura a régua na vertical, pela ponta "30 cm" que deve estar para cima;

2 – P₂ fica com os dedos polegar e indicador na outra ponta da régua, a ponta do "0 cm", fazendo uma "pinça", preparada para agarrar a régua a qualquer momento;

3 – Sem dar nenhum sinal, P₁ solta a régua num certo momento e ela começa a cair verticalmente, em queda livre;

4 –Assim que perceber que a régua começou a cair, P₂ deve tentar segurá-la firmemente com os dedos polegar e indicador, fechando a "pinça" (note que é justamente aqui que P₂ vai ter que reagir a um estímulo externo e o seu tempo de reação vai aparecer no experimento);

5 –P₂ pára a queda da régua num certo ponto que pode ser lido diretamente na própria escala graduada em cm. Este ponto indica exatamente o deslocamento (ou altura H de queda) da régua durante o tempo t_R de reação de P₂.

Análise teórica

Note que, como a régua cai em queda livre, sua aceleração é a própria aceleração da gravidade local, ou seja, a = g = 9,8 m/s² (constante de valor conhecido para o planeta Terra).

Como a aceleração é constante, teremos Movimento Uniformemente Variado (MUV).

Note ainda que a régua começou a cair a partir do repouso, ou seja, com velocidade inicial nula (v₀ = 0).

Com o procedimento acima descrito conseguimos medir a altura H de queda da régua com aceleração constante g.

A partir da função horária dos espaços do MUV poderemos encontrar o tempo t_Q de queda da régua que será exatamente o tempo de reação t_R de P₂.

Entendeu a idéia experimental?

Modelagem dos Dados

Partindo da função horária dos espaços do MUV podemos encontrar esse tempo. Acompanhe:

Na expressão acima, como já foi discutido no tópico "análise teórica", DS = H, v₀ = 0, a = g = 9,8 m/s² = 980 cm/s² e t = t_R. Substituindo estes valores na expressão acima teremos:

Li na semana que passou uma matéria na Folha Ciência On Line que afirma que uma pesquisa na Universidade de Utah, Estados Unidos, apurou que jovens entre 18 e 25 anos que simultaneamente dirigem e falam no celular diminuem o seu tempo de reação a tal ponto que seus reflexos ficam parecidos com os de um idoso!

Portanto, álcool e outras drogas podem afetar bastante a sua performance na direção, conforme já argumentamos no post anterior. Mas celular também atua como um elemento dispersivo da atenção ao dirigir.

Dizem os especialistas que, mesmo com o kit viva-voz, que libera as mãos, o problema existe uma vez que a atenção do motorista fica comprometida pois o foco central passa a ser a conversa e não o trânsito.

Concluindo:

bebida + direção = grande perigo

bebida + direção + celular = tentativa de suicídio (ou será homicídio?)

Que tal se cada um de nós fizer a sua parte, hein?!

Todo ano, no carnaval e em outras festas em que o consumo de bebidas alcoólicas aumenta, é comum o aumento de propagandas na TV e em diversos meios de comunicação sobre os perigos de dirigir alcoolizado.

Infelizmente, as estatísticas comprovam que nestes períodos sempre cresce o número de acidentes de trânsito com vítimas. Algumas destas vítimas são fatais e outras podem carregar seqüelas pelo resto de suas vidas. Isso é uma prova de que, apesar dos esforços, as pessoas não levam a sério o real perigo da combinação direção + bebidas alcoólicas.

O problema de dirigir alcoolizado está ligado principalmente ao fato de que o nosso tempo de reação aumenta sob efeito do álcool. Tempo de reação é o tempo que demoramos para reagir a um estímulo externo.

Para exemplificar esta idéia, digamos que você esteja dirigindo um automóvel a 36 km/h (ou 10 m/s). Em outras palavras, o carro avança 10 m em cada segundo. Se uma criança distraída entra na frente do carro, você irá pisar no freio assim que perceber o fato. No entanto, demora um tempo entre o momento em que a imagem da criança forma-se na retina dos seus olhos, é enviada como impulso nervoso para o cérebro que a interpreta como um perigo e envia um outro comando, também como impulso nervoso, para o seu pé pisar rápido e firme no pedal do freio. Enquanto você não pisa de fato no pedal, o carro continua andando, com a mesma rapidez, avançando 10 m a cada segundo. Se a criança entrar na frente do carro exatamente a 10 m à sua frente, você precisa tomar a decisão e imobilizar o veículo em no máximo 1 s. Se demorar exatamente 1 s para reagir, não dá nem tempo de pensar e o acidente já aconteceu!

Também devemos levar em consideração o fato de que o carro não pára imediatamente. Por inércia, o carro tende a permanecer na velocidade em que estava e em linha reta (o que chamamos em Física de MRU). Mesmo com a força oposta, o carro precisa de um intervalo de tempo de desaceleração.

Dobre a velocidade para 72 km/h (20 m/s). Agora, a cada segundo o veículo avança 20 m. Por estar mais rápido, você tem menos tempo ainda para tomar uma decisão crítica e, por inércia, será ainda mais difícil imobilizar o carro.

Em rodovias, onde a velocidade dos veículos tende a ser maior do que nas ruas de uma cidade, a situação piora ainda mais. Há rodovias onde é permitido trafegar a 110 km/h, o que dá praticamente 30 m/s. Mesmo dentro da lei, agora temos um veículo que avança 30 m a cada segundo. Se, por imprudência do motorista, a velocidade for ainda maior do que a permitida, o problema só vai se agravando e os riscos crescem exponencialmente.

Existem ainda outros fatores a serem considerados. Sob efeito do álcool, a atenção do motorista diminui. Isso que dizer que a percepção de detalhes fica bastante reduzida, o que agrava ainda mais o problema. Para piorar de vez a situação, a maioria das pessoas fica mais corajosa sob efeito do álcool, o que no caso de um motorista não é vantagem alguma. O medo faz com que muitas vezes a gente recue perante uma situação de perigo. Medo é uma reação natural do organismo para proteger a nossa integridade e nos mantermos vivos. Com menos medo, um motorista corre mais, se arrisca mais, e faz manobras que sóbrio nem ousaria pensar em fazer.

Desta forma, está certíssimo dizer se beber não dirija, se dirigir não beba! E, mais do que simplesmente dizer e propagar esta regrinha simples para se manter vivo e íntegro, mais importante ainda é agir dentro dela.

Bom carnaval para todos, com muita alegria e responsabilidade sobre os seus reflexos, o seu tempo de reação e a inércia do seu carro!

Importante: Não é somente o álcool que altera a nossa percepção do mundo e o nosso tempo de reação. Outras drogas também podem produzir os efeitos semelhantes ou até piores. Citei o álcool pois, por ser uma droga lícita, acaba atingindo um número maior de pessoas.