Tudo sobre raios, relâmpagos e trovões 06.pdf

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tudo sobreRaios, relmpagos e troves

Captulo 5O invento e os cientistas

Franklin pretendia evitar mas acabou provocandoDepois de sua famosa (e perigosssima!) experincia com a pipa, em 1751 quandodecidiu chegar de algum jeito at nuvem de tempestade para comprovar se, de fato, oraio e a fasca produzida ao descarregar uma garrafa de Leyden eram da mesmanatureza , Benjamin Franklin foi alm e inventou o pra-raios, que funciona at hoje,sem grandes modificaes. Ele percebeu que a eletricidade acumulada numa garrafa deLeyden descarregava mais depressa por uma agulha. Quanto mais fina e pontuda fosse aagulha, mais rpido a garrafa perdia a sua carga eltrica. Ento, juntou uma coisa a outra:se o raio da nuvem era atrado por uma ponta bem no alto e descia por um fio, comocomprovou com a sua pipa, concluiu que se instalasse uma vareta de metal no alto de suacasa e enterrasse a outra extremidade no solo (aproximadamente a um metro e meio deprofundidade), a corrente eltrica da nuvem seria descarregada diretamente no solo, semcausar nenhum dano pelo caminho.

O que ele provavelmente no imaginou que o pra-raios tambm funciona impedindo ouprovocando a ocorrncia de raios.

Ao passar sobre um pra-raio do tipo Franklin, a nuvem carregada atrai eltrons do solopelo caminho mais curto, que exatamente pelo pra-raios. Os eltrons sobem pela barra,acumulando-se nas suas pontas. Na maioria das vezes, os eltrons escapam facilmente dopra-raio para a nuvem, sem precisar romper as molculas de ar que esto oferecendoresistncia (a capacidade isolante do ar) no caminho e, com isso, neutralizam a carga danuvem. Nesse caso o raio no ocorre.

Mas, medida que aumenta o campo eltrico na nuvem, seu poder de atrao ficagigantesco a ponto de os eltrons saltarem do pra-raio para a nuvem, quebrando aresistncia do ar: o raio. Neste caso, poderamos dizer que o pra-raios provocou o raio,j que serviu de caminho mais curto para a corrida de eltrons. A descarga eltrica correpela haste do pra-raio e desce pelo cabo condutor at descarregar no solo. Se o pra-raiono estivesse ali, os eltrons escolheriam outro caminho - um outro ponto mais alto, comouma rvore, por exemplo.

Observe que, apesar de dizermos que o raio caiu em tal lugar, na verdade ele no cai.

Campo Eltrico Para entender o que campo eltrico, penteie seu cabelo. Depois, aproxime o pente do cabelo, semtoc-lo. Voc vai perceber que os fios sero atrados pelo pente. Esta fora de atrao a comprovao da existncia de umcampo eltrico entre o seu cabelo e o pente. Ao atritar o pente sobre o cabelo, alguns eltrons migram dos fios para opente, ou seja: seu cabelo perde eltrons e fica carregado positivamente, enquanto que o pente, que ganhou eltrons, ficacarregado negativamente. Como as cargas opostas se atraem, o pente parece ter o poder de atrair o seu cabelo.

Captulo 5 O invento e os cientistas



O pra-raios de Franklin funciona at hoje do mesmo jeitoAo olhar o topo dos edifcios, fcil reconhecer o invento de Franklin: uma ou mais hastesmetlicas pontiagudas (o captor), fixadas numa base de onde sai um cabo de cobre (ocondutor de descida) que desce at ser enterrado no solo. A rea de proteo depende daaltura da haste captora, da sua localizao, da altura e do tipo do edifcio.

Faraday mirou no que viu e acertou no que no viuO fsico ingls Michael Faraday no estava nem pensando em raio quando resolveufazer uma experincia bem maluca. Construiu uma caixa com paredes feitas de telametlica e colocou um tablado de madeira no fundo. Entrou na caixa pisando nesse tablado epediu ao seu assistente que eletrificasse as paredes pelo lado de fora. Faraday tomou ocuidado de no tocar no metal das paredes e... no tomou choque nenhum! Essa engenhoca que provou que as correntes eltricas tinham uma propriedade curiosa, a de noentrarem no interior de uma casca metlica ficou conhecida como gaiola de Faraday. Napoca ningum sabia para que tal descoberta serviria, mas hoje esse sistema utilizado paraproteger edificaes das descargas eltricas da atmosfera. No a toa que todos osexplosivos como o gs e a gasolina, por exemplo, so armazenados e transportados emtanques metlicos. Nem mesmo os campos eletromagnticos conseguem penetrar umambiente protegido por uma gaiola de Faraday. por esta razo que telefones celulares erdios no funcionam dentro de tneis (que so de concreto revestidos por uma malhametlica). Os raios que atingem os avies e os trens no afetam os passageiros no seuinterior pelo mesmo motivo. Alis, carros fechados e tneis so timos lugares para seproteger de raios.

Brasileiros desenvolvem o detector de raiosPara prevenir os danos causados pelas descargas eltricas, a equipe do InstitutoNacional de Pesquisas Espaciais INPE desenvolveu um detector de relmpagos. Dotamanho de uma caixa de sapatos, o equipamento tem uma pequena antena acoplada. Pormeio de sensores, ele mede as radiaes eletromagnticas, detectando o menor sinal dedescarga eltrica nas nuvens indcio de formao de tempestade e dispara um alarmesonoro e visual. capaz de detectar tempestades a at 60 quilmetros de distncia, comuma antecedncia de dez a 30 minutos, tempo suficiente para que pessoas que estejam emreas abertas como parques e estdios, se protejam. Se instalado em indstrias,o detector pode desligar automaticamente os equipamentos eletrnicos, evitandoprejuzos que os pra-raios no impedem.

Tales de MiletoGrcia (624 a.C. - 546 a.C.)Tales de Mileto considerado um dos primeiros filsofos e matemticos gregos. Athoje ningum encontrou qualquer documento escrito por ele. Tudo o que se sabe,inclusive algumas piadas sobre ele, foi contado por outros historiadores e filsofos queviveram depois.Tales deve ter nascido em 624 a. C. e morrido, aos 78 anos, durante a 58 Olimpada,




que foi disputada entre 548 e 545 a. C. H quem diga que, alm de descobrir a propriedadedo mbar de atrair coisas quando friccionado, ele foi capaz de calcular a altura daspirmides do Egito e a distncia entre um navio no alto-mar e a costa. Atribuem a ele cincoteoremas de geometria que voc ainda vai aprender na escola. Dizem tambm que eleacertou em cheio a data de um eclipse solar. Naquela poca, as pessoas morriam de medode eclipse porque achavam que o sol ou a lua iam sumir de vez. Eclipse, em grego, querdizer desaparecer. Depois de estudar e fazer contas, Tales previu o eclipse do sol que, defato, aconteceu em 28 de maio de 585 a. C.Tales tambm tinha uma explicao cientfica para a origem do universo: ele acreditavaque a gua era o princpio de todas as coisas. E que a Terra era um disco chato que flutuavasobre as guas, feito um navio.

William GilbertInglaterra (1544 - 1603)William Gilbert nasceu em 1544, em Colchester, no condado de Essex, na Inglaterra.Estudou em Cambridge e aos 25 anos se formou em medicina. Com 56 anos tornou-semdico particular da rainha Elizabeth I e morreu trs anos depois, no mesmo anoque ela, em 1603.Gilbert era um estudioso que gostava de provar tudo fazendo experincias. Resolveuestudar melhor as idias publicadas no livro de Peter Peregrinus e derrubou muitascrendices daquela poca, como a de que os navios deveriam ser construdos com pinos demadeira ao invs de pregos de ferro para evitar que fossem atrados pelas montanhas doplo norte. Ou ainda que bastava passar alho num m para destruir o seu poder deatrair coisas.Gilbert tambm escreveu em latim um livro muito importante, que o fez ser conhecidocomo o Pai do Magnetismo. O ttulo completo era De magnete magneticisque corporibuset de magno magnete tellure physiologia nova, que em latim quer dizer Sobre o m e oscorpos magnticos, e sobre o grande m, a Terra.

Pieter van MusschenbroekHolanda (1692 - 1761)Pieter van Musschenbroek nasceu em Leyden, na Holanda, em 1692 e morreu em 1761.Sua famlia fabricava instrumentos cientficos, como microscpios e telescpios,e talvez por isso ele se interessasse, desde pequeno, pelo estudo das cincias.Ainda menino, aprendeu vrias lnguas na escola: latim, grego, francs, ingls, alemo,italiano e espanhol. Com 23 anos formou-se mdico na Universidade de Leyden edois anos depois, na Inglaterra, se encontrou com um cientista muito importante chamadoIsaac Newton.Newton foi o primeiro a provar que a Terra exerce uma fora que atrai todos os corpos paraela: a Lei da Gravidade. Dizem que Newton concluiu isso quando estava sentado sob umamacieira e uma ma madura lhe caiu na cabea. Ele saiu gritando: Eureka! Eureka!Que em grego quer dizer: Achei! Achei! Foi Musschenbroek quem divulgou as idias deNewton na Holanda.Foi graas Garrafa de Leyden, desenvolvida por Musschenbroek, que Benjamin Franklin,nos Estados Unidos, inventou o pra-raio.




Michael FaradayInglaterra (1791 - 1867)Michael Faraday nasceu num subrbio de Londres, na Inglaterra, chamado Newington, em1791 e morreu em 1867. Foi escola por pouco tempo porque precisava trabalhar paraajudar em casa. Foi vendendo livros e jornais que ele se interessou pela leitura,especialmente pelos livros de cincias. Notando isso, um amigo do seu patro o encaminhoupara assistir a uma palestra sobre Eletroqumica na Royal Institucion. Faraday ficou tofascinado que at conseguiu um bico, substituindo um funcionrio do laboratrio daquelainstituio, que ficara doente. Com persistncia, apresentando os seus trabalhos aoscientistas da poca, Faraday conseguiu ser contratado como assistente de laboratrio naRoyal, onde ele desenvolveu a maioria das experincias que o tornariam famoso.Em 1831, Faraday consolidou a unio entre a eletricidade e o magnetismo. Ele descobriu oprincpio da induo, ou seja, que a variao magntica produzia eletricidade. Antes, ele jhavia realizado outras experincias sobre a produo de movimento atravs da eletricidade,levando em considerao as descobertas de Oersted. De fato, logo aps a descoberta deOersted apareceram vrias homens prticos, e mesmo cientistas, construindo equipamentosmotores. O prprio Faraday construiu um aparelho, composto de um im e um fio flutuanteonde este girava em torno do im. Faraday props a idia de campo imaginou queexistiam linhas de fora magntica, e que estas ficavam tanto mais prximas quanto maisforte fosse o campo magntico. Imaginou tambm que essas linhas tendiam a se encurtarquando podiam e a se repelir mutuamente. Para Faraday o espao deveria estar cheio delinhas de fora, e talvez a luz e o calor fossem vibraes que viajavam ao longo de taislinhas de fora.

As experincias de FaradayForas eltricas podem produzir movimento Faraday montou um circuito eltrico comdois fios e dois magnetos. Num dos casos, o fio era fixo e o magneto era mvel. No outro, omagneto era fixo e o fio era mvel. Quando a corrente passava atravs do fio, o fio mvelmovia-se em torno do magneto fixo e o magneto mvel movia-se em torno do fio fixo.Observando isso, Faraday concluiu que o magnetismo era um campo que se estendia do seuponto de origem e enfraquecia com a distncia. Ele imaginava linhas ligando todos ospontos de intensidade magntica igual as linhas de fora. As linhas seriam crculosconcntricos em torno de um fio por onde passa corrente eltrica.

Um magneto pode induzir uma corrente eltrica Faraday usou um anel de ferro. Emparte dele enrolou uma espiral de arame e o ligou numa bateria. O circuito poderia seraberto ou fechado por uma chave. Se fechasse o circuito, a corrente fluiria e um campomagntico seria estabelecido e concentrado no anel de ferro. Para comprovar, ele enrolouuma segunda espiral de arame em outro segmento do anel de ferro e a ligou numgalvanmetro. Funcionou: a agulha do galvanmetro se agitava num sentido quando ocircuito era fechado e mal se movia no sentido oposto quando o circuito era aberto. Quandoum circuito era fechado e a eletricidade flua, as linhas magnticas de fora difundiam-se ecruzavam a segunda espiral, induzindo uma corrente eltrica. Quando o circuito erareaberto, as linhas magnticas de fora diminuam para dentro, induzindo uma correnteeltrica na direo oposta. Quando as linhas magnticas permaneciam no lugar porque acorrente na primeira espiral flua permanentemente, nenhuma linha cruzava a segunda




espiral em qualquer direo e nenhuma corrente era induzida. Faraday descobrira a induomagntica e inventara, assim, o primeiro transformador eltrico.

Energia mecnica + campo magntico = eletricidade O desafio seguinte para Faradayera inventar um jeito de o metal atravessar continuamente as linhas de fora. O que fez foigirar uma roda de cobre entre as pontas de uma ferradura magnetizada. Enquanto a rodagirava, sua borda atravessava continuamente as linhas magnticas da ferradura e umacorrente eltrica flua ininterruptamente pela roda. Era preciso girar a roda com fora paraobter eletricidade. Com a fora muscular, o gerador eltrico de Faraday obtinha poucaeletricidade.Suas descobertas e dedues no campo da eletricidade - como o fenmeno da induo, aexistncia do campo magntico e a afirmao de que a eletricidade, qualquer que seja ela, sempre idntica na sua natureza serviram de ponto de partida para outros cientistasimportantes. James Clerck Maxwell comprovou matematicamente a existncia do campomagntico, coisa que Faraday no conseguiu por saber pouco de matemtica.As descobertas de Faraday conduziram a outras invenes como a bobina de induo, otransformador e o gerador. De incio estes novos equipamentos ficavam limitados apenas ailustrar as propriedades eletromagnticas descobertas.Faraday no foi o nico que descobriu o fenmeno da induo. Quase concomitantemente,tambm em 1831, Joseph Henry, professor americano, antecipou-se s experincias deinduo de Faraday, descobrindo a fora eletromotriz de auto-induo. Faraday, por ter sido oprimeiro a anunciar formalmente os seu resultado, foi o homenageado.


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