::: A FÍSICA, A ARTE, E OS SEGREDOS DA INVISIBILIDADE :::

icarros.uol.com.br

Incríivel ilusão de transparência criada com tinta e imaginação

Ontem, na home do UOL, a foto acima estava em destaque. Ela vem da curiosa matéria Artista Britânica Cria Carro Invisível publicada no site iCarros e que focaliza um carro "invisível" tratado com tinta spray pela jovem artista Sara Watson que recriou sobre a lataria do veículo os detalhes do cenário que estão por trás do carro gerando a incrível ilusão de transparência quando se olha de certo ângulo. Sensacional, não? Um belo truque de camuflagem que confunde o nosso cérebro fazendo o carro parecer transparente!

De outro ângulo a ilusão simplesmente inexiste pois os detalhes sobre a lataria não mais coincidem com o cenário de fundo (veja a foto abaixo).


De outro ângulo, sob outra perspectiva, a ilusão desaparece.

A obra de arte "verde" faz parte de uma campanha ambiental que incentiva a reciclagem na Inglaterra. Então é duplamente genial! Concorda?

 

:: A Garrafinha Invisível


A garrafinha "invisível" que você também pode fazer em casa

Ao ver a foto da obra da Sara Watson lembrei-me imediatamente da "garrafinha invisível", um "truque óptico" que sempre levo em sala de aula para os alunos quando vou falar sobre o fenômeno da Refração, a passagem da luz de um meio material para outro. Os alunos adoram o efeito que, embora seja diferente daquele que a Sara usou, também provoca a sensação de que algo sumiu!

Você mesmo pode fazer este experimento em casa a custo bem baixo. Antes de começar, lembre-se sempre de sempre ter cuidado na manipulação de ferramentas. E crianças só devem fazer experimentos auxiliadas por adultos!

Vamos à receita. Você vai precisar apenas de:

  1. Um recipiente largo de vidro de tampa plástica (eu usei um de café solúvel)
  2. Uma garrafinha de vidro fina e comprida (eu usei uma de molho de pimenta) 
  3. Glicerina (que se compra em qualquer farmácia e custa pouco)

É preciso furar a tampa plástica (2) do recipiente largo de vidro para transpassar o gargalo e a tampa (1) da garrafinha como mostra a imagem abaixo. Eu usei uma faca aquecida na chama do fogão e fui furando a tampa plástica aos poucos para que o gargalo da garrafinha passasse bem justo pelo furo. Este é o ideal. Dica: tire a tampinha da garrafinha e faça o gargalo de vidro passar justo pelo furo. Depois recoloque a tampinha.


(1) Gargalo da garrafinha e (2) tampa plastica do recipinte largo de vidro

Agora é só colocar a glicerina dentro da garrafinha, completando-a quase até a boca. Coloque também glicerina dentro do recipiente largo de vidro. Aí é só mergulhar a garrafinha (cheia de glicerina) na glicerina dentro do recipiente largo, atravessar a tampa plástica furada com o gargalo da garrafinha e rosquear a tampa no recipiente. Pronto!

Você vai notar que a garrafinha, visível antes de ser mergulhada na glicerina, simplesmente vai desaparecendo na media em que é mergulhada na porção líquida! Se emerge, reaparece. O efeito visual é muto bacana! 

Dica: não coloque muita glicerina dentro do recipiente largo para que parte da garrafinha fique para fora do líquido. Assim, uma porção da garrafinha fica visível e a outra desaparece. O efeito será mais convincente.

:: Como é possível fazer a garrafinha sumir? A Física explica...

Quando a luz passa do ar para o vidro (Refração) sofre um desvio. É esse desvio que nos permite, através do mecanismo da visão, perceber que existe uma fronteira entre o vidro e o ar, ou seja, ar e vidro são coisas diferentes. Sem este desvio não teríamos como saber onde termina o ar e onde começa o vidro. 

Cada material transparente (o ar, o vidro, ou qualquer outro) é caracterizado pelo seu índice de refração (n), número que mede a dificuldade que o meio oferece à passagem da luz e que também está relacionado ao desvio sofrido pela luz ao passar de um meio para outro. Só existe desvio e, portanto, a percepção de diferentes meios transparentes quando os indices de refração dos materiais têm valores diferentes. Vale lembrar ainda que o desvio sofrido pela luz será tanto maior quanto mais diferentes forem os valores dos índices de refração dos materiais.

O indice de refração do ar é, por aproximação, nar =  1,00. Já o indice de refração do vidro é maior e mede nvidro = 1,56. Então, ao passar do ar para o vidro, a diferença de índices de refração (1,56 > 1,00) faz com que o desvio da luz seja acentuado. Assim vemos ar e vidro separados.  

O "truque" que faz a garrafinha desaparecer está no fato de que o índice de refração da glicerina, coincidentemente, tem valor muito parecido ao do índice de refração do vidro (nvidro = nglicerina = 1,56). Assim, ao passar do ar para o vidro do recipiente largo a luz sofre desvio. Vemos ar e vidro separados e conseguimos distinguir que alí há uma fronteira entre dois meios transparentes distintos. No entanto, quando a luz continua seu caminho e passa do vidro para a glicerina (e depois da glicerina para o vidro) não acontece mais desvio algum porque os índices de refração coincidem. Como a luz "passa reto", não conseguimos ver onde termina o vidro e onde começa a glicerina! Desta forma, vidro e glicerina confundem-se e parecem ser um meio único, homogêneo. Em outras palavras, a garrafinha some!

Faça em casa! É divertido! Alegre





Um forte abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)
às 15h32





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  ::: RAIO X DE UM GOL 'FENOMENAL' :::

UOL Esporte

No domingo passado (26/abril), na Vila Belmiro, Santos e Corinthians jogaram a primeira partida decisiva. O Corinthians bateu o Santos em casa pelo placar de 3 X 1 com dois gols do Ronaldo fenomenalmente ressuscitado depois de mais uma cirurgia que parecia ter encerrado de vez a carreira do craque.
Ficou na minha cabeça e, imagino, na cabeça de muita gente que gosta de futebol, o genial lance do terceiro gol feito pelo Ronaldo “F.” de Fênix, de Fenômeno ou de Futebol, como queira.
É este lance que vou “radiografar” fisicamente neste artigo por solicitação da jornalista Valéria Corbucci, editora de esportes do Portal Vírgula (virgula.uol.com.br).

 

0 - Fenômenos físicos
Antes de mais nada, fenômenos físicos são sempre previsíveis. Uma vez observados e entendidos podemos criar leis que sempre serão por ele obedecidas. Estas leis, as famosas leis da Física, nos mostram a regularidade do fenômeno físico e são capazes de prever sempre, dentro das condições de contorno para as quais foram criadas, como o fenômeno vai se comportar.
Já um fenômeno do futebol, como o Ronaldo, é imprevisível. Mesmo submetido às mesmas leis da Física como qualquer outro corpo – afinal é somente mais um corpo no Universo – não há como prever o que pode fazer a ponto de às vezes parecer que é capaz de burlar as leis físicas. Incrível! Na verdade, grandes esportistas não ferem as leis da Física. Ao contrário, sabem muito bem como usá-las na prática em seu favor.

1 – O tempo de reação
Sempre que tomamos uma decisão há um tempo de reação. Em outras palavras, se pensamos fazer alguma coisa, entre o momento em que o cérebro dá o comando para a ação e o momento em que a ação acontece, passa-se um período de tempo, curto, mas não desprezível. Este período é o tempo de reação.
Grandes atletas, fenômenos do esporte, têm sempre um tempo de reação minimizado e, por isso, são capazes de tomar atitudes e realizar movimentos com muita agilidade. Eles parecem pensar na frente de todo mundo. Na verdade eles reagem antes do que se poderia esperar. Esta é uma característica marcante que confere a um fenômeno do futebol, como o Ronaldo, imprevisibilidade. Não dá tempo de prever o que ele vai fazer e já foi, ele já fez! 

2 - As Leis de Newton
A segunda lei de Newton prevê que a “Força resultante é igual à massa vezes a aceleração”. Matematicamente ela pode ser escrita como:

Traduzindo para uma linguagem menos técnica, esta lei prevê que todo corpo de massa m, submetido a uma força resultante F, adquire aceleração a. E, se acelera, ganha velocidade. Quanto maior é a sua aceleração a, mais rapidamente atinge a velocidade máxima.
Ronaldo sempre teve uma explosão muscular invejável, ou seja, sempre foi capaz de trocar com o gramado uma força F bastante intensa. E, pela Terceira Lei de Newton, a Lei da Ação e Reação, “se empurra o chão para trás com uma força F (Ação), recebe dele outra força F (Reação) de mesmo valor, na mesma direção, mas em sentido contrário”, ou seja, para frente. Esta força, aplicada à sua massa m, provoca alteração da sua velocidade, ou seja, produz uma aceleração a para frente dada por: 

Note pela expressão acima que, quanto menor é a massa m (denominador), maior é a aceleração a, ou seja, mais rapidamente a velocidade máxima é atingida. E, chegando antes à velocidade máxima, Ronaldo ganha tempo e espaço, deixando os marcadores para trás.
Ronaldo treinou, fez dieta, malhou, e já perdeu bastante massa. Atualmente, com uma massa m visivelmente menor, para a mesma explosão muscular F, consegue uma aceleração a significativamente maior, ou seja, dá seus típicos piques com arrancadas muito rápidas e fortes. Até parece um carro de F1 acionando o KERS(1) - Kinetic Energy Recovery System - e ganhando alguns cavalos a mais de potência. No caso do Ronaldo não é a força F que cresceu e sim a massa m que diminuiu. Mas o efeito é análogo.

3 – Quatro segundos, reação rápida, a Inércia, e Gooooool 
No lance do terceiro gol do Corinthians Ronaldo já recebe o passe em pleno pique. Já deu sua famosa arrancada e se posiciona bem para receber a bola.
Triguinho, que fez o único gol do Santos, corre atrás do Ronaldo a toda velocidade que pode e pretende encontrá-lo lá na frente e barrá-lo antes que chute a gol. Pela Lei da Inércia, mais uma das Leis de Newton, “todo corpo em movimento tende a continuar em movimento retilíneo e uniforme”. Mais uma vez procurando ser um pouco menos técnico e mais prático, isso quer dizer que Triguinho (ou qualquer corpo) correndo não consegue parar instantaneamente pois tende a continuar se movendo em linha reta. Forças têm que se opor ao movimento e produzir a freada. E para isso tem que haver um tempo de desaceleração.
Aí vem mais um golpe de genialidade do Ronaldo que, com o pé direito dá um toque sutil e inesperado na bola que muda a sua trajetória em quase 90 graus. Vamos marcar o tempo. Disparamos o cronômetro quando acontece o toque genial, instante t0 = 0s.


O momento do toque sutil, porém matador

Triguinho, que vem “no embalo”, por Inércia, não consegue parar e "passa batido". Já era!


Triguinho "passa reto", por inércia

O tempo (cerca de 2s) que ele vai demorar para reagir, brecar, parar e mudar a sua própria trajetória para continuar seguindo Ronaldo é curto mas suficientemente grande para que o Fenômeno, muito ágil, reencontre a bola, agora de cara para o gol, sem nenhum marcador a frente, só o goleiro, adiantado, e chute-a como o pé esquerdo no instante t1 = 2,3s(2).


Momento do chute sobre o goleiro adiantado

O primeiro toque do Fenômeno ao receber o passe foi fisicamente mortal! E, como genialidade pouca é coisa de mortal, Ronaldo dá um tapa na bola que voa, caprichosamente, por praticamente 2,2 s.


Fábio Costa assiste ao indefensável vôo da bola sobre a sua cabeça

E a bola vai morrer na rede no instante t2 = 4,5s.


Bola na rede ao final de 4,5 s de uma jogada fenomenal

É incrível! Ronaldo resolve o lance em apenas 2,3s, praticamente a metade do tempo total de 4,5s. O vôo da bola, de pouco mais de 2,0s até parece em câmera lenta frente à agilidade do jogador e a sua jogada matadora de 2,3s!

4 – Uma parábola perfeita em direção à rede 
Todo corpo lançado ao sabor da gravidade, desprezando-se a resistência do ar, fará uma trajetória que é uma parábola perfeita. Esta parábola, desenhada pela gravidade, pode ser descrita pelos seus componentes ortogonais na horizontal e na vertical. Esta descrição é uma herança de Galileu Galilei(3) e obedece rigorosamente às Leis de Newton e à Lei da Gravitação Universal (também de Newton).
Demonstra-se que o tempo T de vôo do corpo lançado, no caso a bola de futebol, pode ser calculado por:

 

V0 é a velocidade inicial da bola logo após o chute, q é o ângulo de chute em relação à horizontal e g a gravidade local.
Supondo que o ângulo q tenha sido de 45º, sabendo que g = 9,8 m/s² e tom,ando T = 2,2s como o tempo de vôo da bola,  podemos substituir os dados na expressão acima para encontrar o valor da velocidade da bola no chute ao gol que dá, aproximadamente, V = 15 m/s (cerca de 54 km/h).

Note que a velocidade é baixa, o chute não foi uma "paulada". Ronaldo, de forma brilhante, percebe o goleiro Fábio Costa adiantado, no meio da área. E só dá um "tapa" com precisão na bola para conferir à ela a velocidade correta (aproximadamente 15 m/s ou 54 km/h), num ângulo de chute perfeito (aqui estimado em 45º). Sem a menor chance de defesa o goleiro apenas assiste ao vôo bem alto da bola sobre a sua cabeça. Genial! Perfeito! Fenomenal!

Alguém duvida que o imprevisível Ronaldo Fenômeno é o cara?  E hoje? Será que ele apronta mais sobre o Santos? Imprevisível. Só assitindo para ver! Mas a probabilidade de mais um show do Fenômeno é grande!


[Upgrade: pós segunda partida da final] Parabéns aos manos do Mano! Jóia 

Com empate em 1 X 1 com o Santos o Corinthians é o Campeão Paulista 2009! Esperávamos Ronaldo aprontando mais uma mas, só para ratificar a sua imprevisibilidade, ele teve uma participação "normal".

Mas depois de marcar dois gols na primeira partida, em plena Vila Belmiro, e deixar o Corinthians em grande vantagem contra o Santos para esta segunda partida, Ronaldo nem precisava ter jogado esta segunda final. Precisava?   


(1) KERS é um dispositivo que equipa os carros de F1 atualmente e é capaz de recuperar parte da energia de movimento perdida nas freadas armazenando-a para ser usada em momentos estratégicos (ultrapassagens, por exemplo) em que se precisa de um “gás” a mais.
(2) Usei o Windows Movie Maker, software do Windows XP, para analisar o vídeo. É apenas um “quebra-galho” já que, frente à baixa resolução do vídeo e a falta de recursos do software, as medidas de tempo são apenas aproximações. 
(3) Galileu Galilei observou o céu como uma luneta (ou telescópio refrator) em 1609. Agora em 2009, para comemorar 400 anos deste grande e inovador experimento que mudou os rumos das pesquisas relativas ao Universo, estamos no Ano Internacional da Astronomia oficializado pela Unesco.

Já publicado aqui no Física na Veia!

 





Um forte abraço. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (@Dulcidio)
às 14h32





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Dulcidio Braz Jr
Físico/Professor, 49 anos

São João da Boa Vista
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