A explicação de alguns fenómenos observados no "Exploratorium"(3)

No passado dia 1 de Abril, a turma do 10°C realizou uma visita a Lisboa, onde visitou a exposição "Exploratorium".

Foi disponibilizada, antes da visita, informação aos alunos: AQUI.

Os alunos 10º C, Rafael Fonseca, Katayoune e Alina Dahmen, escolheram alguns dos fenómenos observados e esclarecem, cientificamente, o que acontece.

No Pavilhão do Conhecimento visitamos uma exposição permanente, o "Exploratorium". Esta contém diversos módulos com experiências interactivas, demonstrando fenómenos químicos ou físicos, na sua maioria naturais. Os visitantes da exposição podem interagir com os módulos, provocando os respectivos efeitos. Existem também informações ao lado de cada peça, dando ao visitante instruções para produzir o efeito pretendido, e explicando o que acontece.

Originalmente concebido pelo físico Frank Oppenheimer em 1969, o Exploratorium centra a sua atenção na natureza, tendo como tema condutor a percepção humana. Os visitantes podem explorar a exposição por si próprios, sem itinerário definido. Há fenómenos do dia-a-dia, cuja explicação é por vezes aparentemente complexa de um ponto de vista científico, que aqui são abordados de uma forma simples, familiar e divertida.

Irei falar de um dos módulos da exposição. Em primeiro lugar, o Tornado. Um dos maiores módulos no Exploratorium, o Tornado é uma construção cilíndrica, tendo duas bases, e quatro pilares no meio, como se pode ver na imagem:

Cada pilar possui vários orifícios, pelos quais ar passa. No meio da base inferior existe uma ventoinha, pela qual vapor é libertado rapidamente:

Se taparmos os orifícios nos pilares, o vapor não tem por onde sair e forma-se um tornado em miniatura, que o visitante poderá afectar com a quantidade de orifícios tapados, ou soprando no “tornado”.

A informação disponibilizada neste módulo explica como isto acontece:

"Os tornados formam-se em grandes tempestades quando as correntes ascendentes de ar quente e húmido começam a girar. Aqui, a ventoinha atrai o ar para cima, simulando a corrente ascendente que ocorre no núcleo de uma tempestade de tornados. O ar emitido pelos orifícios nos tubos de alumínio faz com que a corrente de ar ascendente gire, criando aquilo a que se chama vórtice de ar, um tornado em pequena escala. Um simulador de nevoeiro injecta pequenas gotículas de água, que tornam visível a deslocação do ar.

O vórtice do tornado é um dos muitos vórtices que ocorrem na nossa atmosfera. Furacões, chuvadas, e trombas-d’água são outros exemplos de vórtices atmosféricos. A todo o momento há remoinhos de ar à tua volta, mas só se tornam visíveis quando arrastam qualquer coisa. Por exemplo, quando vês um monte de folhas a girar em cima do passeio, é sinal que ali há um remoinho de ar invisível."

Rafael Fonseca, 10º C

Figura 1

Na exposição “Exploratorium” estavam disponíveis várias experiências interactivas, relativas à Física e Química, que os visitantes podiam explorar autonomamente. A que achei mais fascinante foi a que se intitulava “Caixa de Sombras”.

Nesta experiência, tínhamos que entrar numa sala que estava no escuro (Figura 1). Depois devíamos colocar-nos entre um botão (que estava colado à parede) e a parede à sua frente. A seguir, clicávamos num botão que accionava um flash que se gerava acima do botão. O mais interessante é que após o flash, depois de sairmos da nossa posição, a nossa sombra era ainda visível na parede. Não percebi como, achei aquele resultado estranho. Mas, como irão ver, a explicação é relativamente simples.

A parede é feita de plástico, que contém cristais de sulfito de zinco. Este composto é fosforescente, ou seja, é um composto que brilha depois de lhe ser fornecida energia. Mas porque brilha? Um átomo/ião diz-se no estado fundamental quando os seus electrões «ocuparem» os menores valores possíveis de energia. Mas se for fornecida energia a essa partícula, no estado fundamental, os seus electrões podem absorver energia e adquirir um estado energético mais rico – ou seja, serem excitados (Figura 2).

Figura 2

No entanto, devido à instabilidade dos estados excitados, ocorre a emissão de energia por parte dos electrões excitados, regressando ao estado fundamental. Assim, o brilho de um composto fosforescente corresponde à transição dos electrões dos níveis excitados para o nível fundamental. Daí, podemos tirar a conclusão que se não existir fornecimento de energia, não haverá ida dos electrões aos estados excitados, portanto também não haverá regresso deles ao estado fundamental, e que então não haverá brilho. E é exactamente o que se verifica nesta experiência: o material da parede só brilha depois de receber energia capaz de excitar os electrões, que corresponde ao flash. Por isso é que a nossa “sombra” fica como que “gravada” na parede: a parte que não recebeu energia não brilha, enquanto que as restantes partes sim. Assim, fica uma parte mais clara que outra, sendo possível ver a nossa “sombra”.

Katayoune, 10ºC

Na visita de estudo a Lisboa, visitámos, entre outros locais, o Pavilhão do Conhecimento. Neste, visitámos duas exposições: a exposição “Explora” e uma exposição sobre a sexualidade. A que mais me marcou, foi a primeira, pois tinha várias experiências interessantes, algumas delas relacionadas com a vida quotidiana. Nesta exposição, houve uma experiência visual que me despertou mais o interesse: "a experiência da mola".

Numa caixa preta, só com uma abertura, é visível uma mola que, na realidade, não existe. E até quando se ilumina essa “mola” com a ajuda de uma lanterna, vê-se os efeitos da luz e da sombra nesta. Quando se olha para a mola, é-se tentado a tocar nela, mas a nossa mão não consegue tocar em nada. Como é que é possível isto acontecer?

A resposta a esta pergunta é muito simples: dentro da caixa existe um espelho curvado grande (que se pode imaginar com base na concavidade de uma colher) e uma mola de metal. O espelho projecta a imagem da mola pela abertura frontal da caixa. A luz bate na verdadeira mola e espalha-se em todas as direcções. Parte desta luz é reflectida pelo espelho que faz com que os raios de luz reflectidos se juntem de forma a passar pela abertura de frente da caixa, criando a imagem da mola original, que é igual à mola real e então não há maneira de saber se estamos perante um objecto verdadeiro ou um reflexo, só percebemos isso quando tentamos tocar-lhe.

O mesmo acontece quando se aponta a lanterna à imagem da mola. A luz da lanterna entra na caixa e reflecte-se no espelho côncavo iluminando a verdadeira mola. A zona mais brilhante da mola corresponde também à zona mais brilhante do reflexo da mola.

Recomendo uma visita ao Pavilhão do Conhecimento a todas as pessoas que tenham interesse na Física e/ou na Química, pois na exposição há experiências interessantes de fenómenos físicos e químicos que são explicados, ao público em geral, de uma maneira simples e fácil de perceber, mesmo para pessoas que não têm muito conhecimentos nestas áreas.

Alina Dahmen, 10ºC