Como as leis da física funcionam nos parques de diversão

Montanha-Russa

Depois que todo mundo entrou e colocou a trava de segurança, os carrinhos são puxados por um cabo de aço até o topo da primeira montanha, que é sempre a mais alta. Só que, daí em diante, não existe mais o tal cabo e o carrinho se movimenta apenas com a força da gravidade, aquela que tenta nos manter sempre grudadas no solo. Então, quando o carrinho começa a descer sem nenhum obstáculo, só com o impulso natural da gravidade, ele vai ganhando velocidade, o que o movimenta por toda a montanha sem a ajuda do motor elétrico. E entre uma curva e outra, chega o momento maaais esperado: o looping! Sim, aquela volta que deixa o carrinho de ponta-cabeça. Agora, você já se perguntou por que não caímos lá de cima, já que a tal força da gravidade está sempre querendo nossos pés colados no chão? O segredo é que, quando estamos em alta velocidade no brinquedo, e no ponto mais alto do looping, a força normal (a força que vem da cadeira em direção ao seu bumbum, como uma reação à compressão que o bumbum faz quando você se apoia nela), acaba aumentando o contato que você estabelece com a cadeira. Pois é, quanto mais grudada à cadeira, menor a chance de você cair!

Rafting ou corredeira

Esse brinquedo funciona exatamente do mesmo jeito que a montanha-russa. Só que, nesse caso, a primeira subida, em geral, não é tão alta. Outra diferença importante é que, no rafting, o carrinho não corre em cima dos trilhos, mas na água. O curioso é notar que, mesmo com uma galera em cima dele, a boia plástica não afunda por nada no mundo. E essa “mágica” só é possível graças a uma força chamada de empuxo. É ela que equilibra a força que fazemos, com o nosso peso, no bote. Para entender isso, acompanhe o seguinte raciocínio: se jogarmos um objeto na água, a gravidade vai puxá-lo para baixo e ele tenderá a afundar. A água, por sua vez, tentará resistir, fazendo certa pressão sobre esse objeto, mas em sentido contrário. Daí, quanto mais leve e mais distribuído esse objeto estiver sobre a superfície da água, mais resistência, ou empuxo, ele vai receber. E é justamente o que acontece com a boia, que acaba flutuando gostoso durante todo o percurso.

Elevador ou Torre

O brinquedo funciona igualzinho a um elevador convencional. Por dentro dele, onde ninguém vê, há algo bem pesado chamado de contrapeso, e quando ele vai em direção ao chão, o elevador é automaticamente puxado para cima. O caso é que, para proporcionar uma descida radical, quando a galera está lá no alto, a cadeira é solta do contrapeso e todo mundo cai em queda livre, só com a força da gravidade. Assim que a cadeira cai, você também cai, atraída pela gravidade, porém, como a cadeira é mais pesada que você, parece que seu corpo está sendo puxado, e é como se a gravidade nem existisse. Agora, por que você e a cadeira não se espatifam no chão, já que estão caindo em alta velocidade? O que faz o brinquedo seguro é o freio, que é completamente diferente do freio que tem nos carros ou caminhões e até mesmo em outros brinquedos. O elevador só para por causa de dois ímãs, um instalado na cadeira e outro na torre. Cada ímã tem um lado chamado de “positivo” e o outro, “negativo”. Quando dois ímãs são aproximados por lados diferentes, um positivo e outro negativo, eles se atraem e ficam grudadinhos. Porém, quando aproximamos dois polos iguais, negativo com negativo ou positivo com positivo, os ímãs se repelem (se empurram). Então, no elevador, são dois ímãs com polos iguais que se empurram até o brinquedo parar.

Barco Viking

O barco tem um movimento que lembra o do balanço. E o que garante que ele se mexa assim é um motorzinho que fica embaixo do brinquedo. E quer saber por que sentimos um baita friozinho na barriga quando estamos lá no alto? É tudo culpa da inércia, um princípio que faz que todo corpo em movimento continue assim e que todo corpo parado continue quietinho no lugar. Isso até que outra força contrária atue sobre eles. Calma, a gente explica! Imagine que, quando estamos subindo, nosso corpo pega o embalo, acompanhando a trajetória do barco. Só que, quando o movimento muda de direção bruscamente e o brinquedo começa a descer, é como se o nosso corpo quisesse continuar subindo, mas ele não consegue, já que o barco é mais pesado e o arrasta. A gravidade também contribui para essa sensação, porque a força normal (aquela que reage à compressão que fazemos sobre a cadeira) aumenta quando estamos embaixo e diminui quando estamos no alto. É justamente isso o que dá a impressão de que lá em cima somos mais leves e de que, quando o barco desce, ficamos mais pesados.

Carrinho de bate-bate

Eles são cheios de amortecedores em volta e, por isso, podemos batê los à vontade. Alguns têm umas anteninhas que vão captando a eletricidade dos fios lá em cima para se locomover, mas há também aqueles que recebem a energia de que precisam de sua própria base, em contato com o chão. No fundo, eles são como os carrinhos de controle remoto, só que maiores e mais potentes. A “aula” de física, aqui, tem a ver com o uso da energia. Os carrinhos captam a eletricidade e conseguem conservá-la, transformando-a em energia cinética, justamente o que caracteriza o movimento.

O peixe que quase atrasou a física

          A imagem de um peixe quase retardou a ciência por seculos, o livro princípios matemáticos da filosofia natural é um dos científicos já feitos na historia, escrito por Isaac newton, o livro foi publicado pela primeira vez em julho de 1687, Isaac Newton re-inventou a física, mudando a maneira de como vemos o mundo com as suas leis, tudo isso estava nestes livros, as leis de Newton quase não foram publicadas por causa da imagem de um peixe voador. Em 1686 os editores da grã bretanha se preparavam para publicar as primeiras edições do livro, mas antes que eles pudessem começar, eles estavam atentos a lançar outro livro que os mesmos acreditavam que seria um verdadeiro sucesso, o livro era chamado de “ A história dos peixes”, este livro era um trabalho épico sobre a história de peixes com gravuras extremamente bem elaboradas. O problema todo estava na complexidade desta gravura, era tão complexa que iria custar muito caro para ser publicada, tornando-a a mais cara já publicada, a intenção foi boa, o porém foi que o livro não passou de um fiasco comercial, ele quase não vendeu, teve uma baixa popularidade, quase que a editora faliu por conta dele, por conta da foto e do fiasco da editora, o livro de Newton quase não foi publicado, mas um amigo do físico, Edmund Halley concordou em dar dinheiro para a editora publicar a obra, mas gostaria de receber em troca uma parte do lucro da “história dos peixes”.

Física das Ondas

No estudo da física, onda é uma perturbação que se propaga no espaço ou em qualquer outro meio, como, por exemplo, na água. Uma onda transfere energia de um ponto para outro, mas nunca transfere matéria entre dois pontos. As ondas podem se classificar de acordo com a direção de propagação de energia, quanto à natureza das ondas e quanto à direção de propagação.

Quanto à natureza, as ondas se classificam em:
    Ondas mecânicas: são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar como, por exemplo, onda em uma corda ou mesmo as ondas sonoras;
    Ondas eletromagnéticas: são aquelas que não necessitam de meio material para se propagar, elas podem se propagar tanto no vácuo (ausência de matéria) como também em certos tipos de materiais. São exemplos de ondas eletromagnéticas: a luz solar, as ondas de rádio, as micro-ondas, raios X, entre muitas outras.
           

 Quanto à direção de propagação, as ondas se classificam em:
    Ondas transversais: são aquelas que têm a direção de propagação perpendicular à direção de vibração como, por exemplo, as ondas eletromagnéticas.
    Ondas longitudinais: nessas ondas a direção de propagação se coincide com a direção de vibração. Nos líquidos e gases a onda se propaga dessa forma.

Quanto à direção de propagação de energia, as ondas se classificam da seguinte forma:

    Unidimensionais: propagam-se em uma única dimensão;
    Bidimensionais: propagam-se num plano;
    Tridimensionais: propagam-se em todas as direções.

Para descrever uma onda é necessária uma série de grandezas, entre elas temos: velocidade, amplitude, frequência, período e o comprimento de onda.

Cores no céu

Poucos fenômenos naturais chamam tanta a atenção quanto o arco-íris. Algumas variações, como o arco-íris duplo, chegam até mesmo a comover pessoas ao redor do mundo. Como ser não bastasse, a explicação para esse fenômeno natural está em uma das capas de discos mais famosas do mundo: “The Dark Side of The Moon”, da banda inglesa de rock progressivo Pink Floyd.

Para quem não conhece, a capa mostra um prisma, ou seja, um poliedro de vidro capaz de refratar a luz do sol, isto é, separá-la nos diversos espectros que a compõem. E as gotas de chuva, em um dia ensolarado, funcionam da mesma forma, como se fossem pequenos prismas. São as partículas de umidade da atmosfera que refratam a luz solar e deixam o céu mais colorido.

Algo que pouca gente sabe é que a luz do sol refletida pela lua também é capaz de criar um arco-íris. No Flickr é possível encontrar fotos do fenômeno ocorrendo à noite, composto pelos respingos de água das Cataratas do Iguaçu. O visual é muito bonito.

O som do trovão

O raio leva apenas alguns milionésimos de segundos para percorrer o trajeto do céu à copa de uma árvore ou ao telhado de uma casa. Em seguida, ouvimos um barulho estrondoso, que muitas vezes dizemos ter sido causado pelo próprio raio. Mas há uma explicação mais precisa para isso.

Quando um raio alcança o solo, uma segunda descarga elétrica sobe do chão até as nuvens, seguindo o mesmo caminho que a energia usou para descer. O calor gerado por esse segundo raio faz com que o ar ao seu redor chegue a uma temperatura de até 27 mil °C. E como tudo acontece muito rápido, o ar não tem tempo de se expandir e acaba se condensando, aumentando sua pressão atmosférica em cerca de 10 a 100 vezes. Esse ar, então, acaba “explodindo” e criando uma onda de choque. É essa rápida expansão do ar que causa o barulho que ouvimos.

Aliás, sabia que você pode estimar a distância a que um raio caiu de você? É muito simples. Ao perceber o clarão de um relâmpago, conte quantos segundos se passam antes de você ouvir o trovão. Cada segundo passado representa cerca de 300 metros. Depois, basta fazer a conta, multiplicando os dois valores.

Cereais unidos serão sempre comidos

Quem costuma comer cereais com leite já deve ter percebido que eles possuem a tendência de se agrupar entre si ou se acumular nas bordas da tigela. Esse fenômeno também pode ser percebido em outros casos, como as pequenas bolhas na superfície de um copo com refrigerante. Mas para entender por que isso ocorre, é necessário, antes, compreender três noções básicas de física: impulsão, tensão superficial e efeito menisco.

A impulsão é a força que determina se um objeto na água ou no ar deve flutuar, afundar ou permanecer parado. Esse é o efeito que torna possível um barco navegar ou um balão subir aos céus. Se um objeto é menos denso do que a água ou gás em que se encontra, ele flutua. Caso contrário, afunda.

Já a tensão superficial é uma propriedade que faz com que a superfície da água atue como se fosse uma pequena membrana, resultando de diversas forças fracas que atuam sobre as moléculas da água. Essas moléculas se atraem umas às outras. Mas como possuem forças iguais, nada acontece. Podemos comparar essa ação à de um “cabo de guerra”, com equipes que puxam na mesma intensidade de ambos os lados.

Imaginando um copo-d’água, podemos dizer que essa competição de cabo de guerra muda um pouco na superfície, em que a água entra em contato com o ar e com a borda do copo. Nessa situação, as moléculas da superfície estão sujeitas a forças diferentes e acabam formando uma curva que os cientistas chamam de menisco.

Essa curva pode ser tanto para cima (convexa) quanto para baixo (côncava). No caso do nosso copo-d’água, a curvatura é côncava, ou seja, ela se assemelha à forma de uma pista de skate (halfpipe).
Enquanto isso, na tigela de cereais...

Com esses conceitos em mente, fica mais fácil entender o que acontece na tigela de cereais. Um floco de cereal faz com que o leite abaixo dele se curve, criando uma pequena depressão na superfície do líquido. Quando um segundo floco é colocado na tigela, cria-se outra depressão e, à medida que esses dois flocos se aproximam, eles “caem” um na depressão do outro, como se estivessem sendo empurrados em direções opostas. Esse fato é conhecido como Efeito Cheerios, batizado dessa forma por causa de uma famosa marca de cereal matinal.

Os flocos que se aproximam da borda da tigela flutuam na inclinação da curva do menisco, fazendo com que pareçam atraídos pela borda. Em ambos os casos, o que define o movimento dos cereais é a geometria da superfície do leite.

Pimenta faz espirrar

A cena é clássica, principalmente em desenhos animados: o personagem aspira ou entra em contato com um pouco de pimenta em pó e, logo em seguida, começa a espirrar. Mas isso também acontece na vida real.

As pimentas, sejam brancas, pretas ou verdes, possuem uma substância química conhecida como piperina. Ao entrar em contato com o nariz, a piperina estimula as terminações nervosas da mucosa interna, causando espirros. É como se o nariz quisesse, de alguma forma, expulsar aquele reagente estranho e, para ele, a única forma de fazer isso é nos fazendo espirrar.

Está chovendo sapos e peixes!

Por mais incrível que pareça, é possível que pequenos animais ou objetos caiam do céu durante uma chuva ou tempestade. Há diversos registros desse tipo de fenômeno, incluindo alguns muito antigos. Mas é claro que não é uma chuva de verdade. Peixes e sapos não podem evaporar para depois caírem sobre nós. Há uma explicação bem mais plausível.

Parece ser consenso entre os cientistas de que as trombas-d’água são as principais causadoras desse fenômeno. Esses tornados, que se formam em terra e avançam sobre o mar, possuem ventos que chegam a 160 km/h. O centro dessas trombas torna-se forte o suficiente para sugar não apenas ar e água, mas também pequenos animais e objetos. Assim, quando os ventos começam a perder a força, esses corpos tendem a cair do céu.

Mas essa não é a única causa. De acordo com as condições climáticas de uma região, o ar pode se movimentar no eixo vertical e, dessa forma, também carregar pequenos animais para as alturas. Essa, provavelmente, foi a causa da chuva de sapos que ocorreu em Iowa, Estados Unidos, no dia 16 de junho de 1882.

E não pense que esse tipo de fenômeno é coisa de tempos antigos. Em fevereiro de 2010, centenas de peixes caíram sobre a pequena cidade de Lajamanu, na Austrália. De acordo com relatos coletados pelo jornal The Daily Mail, os animais ainda estavam vivos quando atingiram o solo e houve até quem agradecesse à natureza por não ter despejado crocodilos em suas cabeças.