Aula - A atmosfera terrestre.

Os fenômenos atmosféricos formam uma área de estudo rica em exemplos da ação dos fenômenos físicos. Este sistema cuja ação determina a possibilidade de vida na superfície do nosso planeta é acionado a partir da absorção da energia solar. A partir daí uma maquinaria complexa entra em ação e determina as chuvas, secas, tempestades,etc.

No estudo da atmosfera tratamos com conceitos físicos como pressão,calor, condução do calor, calor específico, densidade, teoria cinética dos gases,etc.

Abra a animação. Ela trata dos conceitos básicos da meteorologia. Foi preparada pelo Cptec, o centro de estudos climáticos do INPE.

Claro, nós tratamos de física. Então o que nos interessa prioritariamente é que você observe com cuidado como a ciência usa os conceitos da Física. Entenda, por exemplo, como a variação da pressão atmosférica determina os ventos ou como a absorção do calor determina a variação da densidade do ar e esta, por sua vez, determina a pressão atmosférica.

Abra a animação e a estude com cuidado procurando observar os outros conceitos da física apresentados.

Imagem: tecnozono.com

Exemplo - Reflexão e refração da luz.

Três opções existem quando a luz atinge a interface que separa o meio em que ela está se propagando de outro meio. Ela pode ser absorvida pelo novo meio material; ela pode ser refletida de volta ao antigo meio e, finalmente, ela pode ser refratada para o novo meio. De uma maneira geral as três coisas acontecem ao mesmo tempo.

Observe a foto da tartaruga marinha exposta abaixo. A fonte primária de luz é o sol. Os três processos estão ocorrendo simultaneamente. Parte da luz solar que incide na superfície da água é absorvida por ela. Parte da energia da luz é transferida para a água. Esta energia aparece na forma de calor: a água esquenta.

A outra parte da luz é refletida e espalhada pela superfície do mar. Um observador fora da água observa o brilho desta luz. A última parte é refratada e percorre a água até atingir a tartaruga.

Uma parte da luz que atinge o corpo da tartaruga é absorvida por ele. Ela sente o calor do sol. Outra parte é refletida e se espalha pela água.

Uma parte desta luz espalhada atinge a máquina fotográfica e produz a foto que vemos. Uma segunda parte é refletida na superfície da água pela parte de dentro e aparece na foto como as várias imagens invertidas da tartaruga. Uma outra parte desta luz é refratada para fora d'água e fornece a quem observa de fora uma outra imagem da tartaruga.

Ufa! Tudo isto para ver uma tartaruga nadando?

imagem menor: Prainha do rio Jacuí (luz espalha pela superfície da água), foto de Marcelo Cairuga.

Aula - Espectro da luz visível

A natureza da luz aguçou a imaginação humana por toda a história. Milhares de pessoas, entre religiosos e filósofos, ao longo do tempo tentaram responder a pergunta:

- Afinal, o que é a luz?

O começo da resposta veio de um brinquedo vendido nas feiras das cidades europeias: Um pedaço de vidro que, exposto ao sol, produzia cores interessantes.

Newton comprou um destes prismas. Levou para casa e, num quarto escuro, deixou passar por ele um feixe de luz do sol vindo de uma fresta da janela. O que ele viu parecia um fantasma colorido. Ele o chamou de espectro.

Note, Newton não tinha ideia da natureza da luz. Ele, como todos os seus contemporâneos, não sabia o que era a luz. No entanto, Newton começava a entender como ela se comportava.


Como resultado das suas experiências com o prisma Newton percebeu que a luz solar ( chamada de luz branca ) é, na verdade, a mistura de todas as cores. Do vermelho passando pelo laranja, verde, azul, indo até o violeta profundo. O prisma, observou ele, nada mais faz que espalhar, ou separar, a luz visível nas suas diversas cores.

Hoje, sabemos que a luz visível é apenas uma parte dos possíveis comprimentos de ondas da radiação eletromagnética. Uma pequena parte, na verdade.

A nossa estrela, o sol, emite ondas eletromagnéticas numa ampla faixa de comprimentos de onda. Esta emissão é mais intensa na faixa de comprimentos de onda que vai de 400 a 700 nanômetros aproximadamente. Nós evoluímos de tal maneira que esta faixa de comprimentos de onda é capaz de excitar as células fotossensíveis da retina dos nossos olhos e, como resultado, o que vemos são estas cores:





À direita da figura estão os maiores comprimentos de onda. Nós os percebemos como a cor vermelha. Logo a seguir temos a faixa de comprimentos de onda imediatamente maiores. Ela corresponde às ondas emitidas pelos átomos aquecidos dos materiais.

Esta faixa é chamada de luz infravermelha. Não podemos percebe-la pela visão mas a sentimos pelo tato. Corresponde a sensação que sentimos através da pele quando estamos próximos de um forno aquecido.

À esquerda da figura estão os menores comprimentos de onda da luz visível. Nós os percebemos como a cor violeta. A faixa de comprimentos de onda que vem a seguir não pode ser vista por nós.

Esta faixa é chamada luz ultravioleta. Ela corresponde aos comprimentos de onda emitidos pelos átomos excitados dos materiais como os átomos do gás de uma lâmpada de vapor de mercúrio. Ela está presente também na luz solar. Dependendo da quantidade esta radiação pode ser perigosa para a saúde humana.