APRESENTAÇÃO
Ao longo dos 14 anos do Manual do Mundo, sempre tivemos muito cuidado com a qualidade do conteúdo que oferecemos para o público, tanto nos vídeos do canal como em nossos livros. Hoje, mais do que nunca, o ensino da ciência é importantíssimo para as novas gerações.
Por isso ficamos muito honrados com a publicação desta edição de Dúvida cruel em parceria com a jornalista Kathy Wollard. Somos apaixonados por seu trabalho de divulgação científica. Por mais de 20 anos ela escreveu a coluna “How Come?” no jornal Newsday, respondendo a inúmeras perguntas dos leitores.
O mais legal (e emocionante) é saber que todos os incríveis questionamentos que você verá aqui foram enviados por crianças do mundo inteiro – da Austrália e do Brasil, da Indonésia e do Canadá, de Omã e do Reino Unido. Elas ajudaram a criar o livro que você tem nas mãos agora.
Elas queriam saber por que as palavras aparecem ao contrário no espelho, como funciona um ioiô, de que são feitos os anéis de Saturno, por que os elefantes têm orelhas tão grandes… E a ciência é a melhor forma de acabar com as dúvidas cruéis, de fazer o universo revelar seus segredos.
Como a ciência está sempre desvendando novos mistérios, as respostas às vezes mudam. Mas não se preocupe! Aqui você encontrará as explicações mais atualizadas. (Você não vai acreditar por que as girafas têm um pescoço tão comprido! Veja na página 138.)
À medida que folhear o livro, você vai descobrir que coisas supostamente muito diferentes entre si – como gotas de chuva, bolhas de sabão, elevadores e o movimento dos planetas – têm, na verdade, tudo em comum. E, para ficar melhor ainda, as respostas são acompanhadas pelas ilustrações divertidíssimas de Debra Solomon.
Além disso, inserimos QR codes ao longo das páginas, para vocês terem acesso a vídeos do nosso canal com conteúdos extras incríveis.
Estamos muito felizes de poder apresentar este livro maravilhoso!
Iberê Thenório & Mari Fulfaro
TRUQUES DE LUZ E SOM
A luz é formada por pequenos feixes de partículas de energia, os fótons, que se movimentam a uma espantosa velocidade de quase 300 mil quilômetros por segundo no vácuo (o espaço sideral, por exemplo, é um vácuo). Embora seja composta de partículas, a luz também se comporta como onda. E o comprimento de suas ondas é que vai determinar quais tipos de luz o olho humano consegue enxergar, a chamada luz visível – nós conseguimos ver, por exemplo, a luz que vem do Sol ou de uma lâmpada.
Já a luz ultravioleta, os raios X e os raios gama têm fótons tão cheios de energia (e comprimento de onda tão curto) que os olhos humanos não veem esses tipos de luz. E acontece também o contrário: não enxergamos a luz infravermelha, as micro-ondas e as ondas de rádio por elas terem energia muito baixa (e comprimento de onda muito longo). Mas muitos animais, como aves e abelhas, conseguem ver tipos de luz que nós não vemos.
A luz visível pode se apresentar em diversas cores, sendo a luz branca a combinação de todas elas. Se você pegar um objeto de vidro chamado prisma e posicioná-lo na direção dos raios solares, a luz vai se dividir em suas cores: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Cada uma delas corresponde a determinados comprimentos de onda, e o da luz violeta é o mais curto que o ser humano consegue enxergar.
O arco-íris é revelado porque o prisma desvia a luz de cada comprimento de onda um pouco mais ou menos que a de outro. Resultado: as cores saem separadas. Se você posicionar um segundo prisma de cabeça para baixo na direção desse arco- -íris, elas voltarão a se unir, produzindo um único feixe branco.
Ao contrário da luz, que é capaz de viajar no vácuo, as ondas sonoras precisam de algum material. Pode ser um gás (como os gases do ar à nossa volta), um líquido (como a água do mar) ou um sólido (como uma porta de madeira). Na verdade, o som é nada mais nada menos que uma vibração passageira na matéria. Mas como essa vibração acontece no ar? Simples: nas moléculas dos gases que o formam. Quando se movimentam pelo ar, as ondas sonoras alcançam uns 340 metros por segundo. Beeem mais devagar que a luz, não é? É por isso que vemos o clarão do relâmpago e só ouvimos o trovão segundos depois.
POR QUE O FOGO MUDA DE COR?
Talvez você se lembre do seu último aniversário, quando foi apagar a velinha e o fogo era amarelo. Mas, quando você acende a boca de um fogão a gás, o fogo é azul! E em uma lareira? Chamas alaranjadas, com um pouco de vermelho, verde e azul aqui e ali. Pois é: o fogo pode se revelar em várias cores, algumas raramente vistas fora de um laboratório.
Como isso acontece? Bem, depende de dois fatores: a temperatura e o material que está sendo queimado. Qualquer pessoa que já tenha acendido um fogareiro elétrico (daqueles em que o queimador, onde se coloca a panela, é uma resistência em espiral) sabe que o queimador vai mudando de cor junto com a temperatura. Se ligamos o fogareiro no máximo para aquecer uma sopa, a espiral começa a brilhar. Depois aparece um pouco de vermelho-escuro, que aos poucos muda para um tom intenso de laranja. Agora, sim, está MUITO quente!
Mesmo assim, a boca de um fogareiro elétrico não está queimando de verdade. Ela não pega fogo. Se a temperatura subisse ainda mais, a cor mudaria para um branco amarelado brilhante.
As cores da chama de uma vela também dependem da temperatura – pelo menos em parte.
O fogo precisa de oxigênio para existir. (Quer ver só? Cubra uma vela acesa com um pote de vidro virado para baixo e a chama vai diminuir até se apagar.) Só que, em uma vela, o centro da chama não recebe muito oxigênio, por isso parece mais escuro. Já a parte externa, que recebe bastante ar, é mais clara.
À medida que o pavio queima e a cera derrete, é liberada fuligem aos pouquinhos. Essas minúsculas porções de fuligem estão quentes e brilham como carvão numa churrasqueira (ou como o queimador do fogareiro elétrico). Só que a chama de uma vela comum é mais quente que o queimador do fogareiro – a temperatura é maior que 1.370ºC –, por isso ela tem um brilho amarelo, não vermelho. Perto do pavio, que é a zona de combustão, a chama é mais quente e, portanto, azul.
Um fogão a gás é alimentado por gás natural ou GLP (gás liquefeito de petróleo, dos botijões), que podem ser queimados de forma pura e limpa, com pouca ou nenhuma fuligem para brilhar amarelo. Por isso fogões a gás têm chamas predominantemente azuis. (Chamas amarelas em um fogão a gás indicam que tem algo errado!)
Olha que interessante: se você jogar um pouco de sal em uma chama azul a gás, ela também vai ficar amarelada. Por quê? Porque, quando aquecido, o sódio presente no sal de cozinha emite uma luz de um tom vivo de amarelo.
Metais e sais metálicos de diversos tipos emitem diferentes comprimentos de onda (cores) de luz quando aquecidos no fogo. Os elétrons nesses metais e sais se agitam e ganham energia, como pipoca estourando. Quando retornam a seus níveis normais, os elétrons liberam a energia em excesso na forma de fótons de luz. Um exemplo de sal metálico é o sódio, que emite luz amarela, enquanto diferentes tipos de cobre (um metal) emitem luz verde ou verde-azulada, com mais energia.
Um fogo a lenha, que em geral queima a uma temperatura menor que a vela, costuma ter coloração alaranjada. Já sais de cálcio, fósforo e outros elementos presentes na madeira ou em materiais lançados no fogo acrescentam às chamas suas cores características – como vermelho ou azul-esverdeado.
Em laboratórios, é possível até usar o fogo para identificar alguns elementos químicos. O potássio, por exemplo, torna a chama violeta, enquanto o bário a deixa verde.
POR QUE AS COISAS FICAM MAIS ESCURAS QUANDO ESTÃO MOLHADAS?
Você já deve ter mergulhado no mar e percebido que seu cabelo e sua roupa de banho ficaram mais escuras. Então, ao voltar para debaixo do guarda-sol, você reparou que seus pés molhados deixavam pegadas um pouco mais escuras na areia. Quando se secou, outra surpresa: sua toalha também ficou escura!
Não é só com a água do mar que acontece isso. Gotas de chuva podem encher sua blusa branca de bolinhas. Lave a calçada com uma mangueira e você verá o cimento quase branco ficar cinza (você pode até usar um filete de água para escrever seu nome na entrada da garagem).
Muitos materiais porosos – papel, tecido, casca de árvore, terra, cabelo – escurecem quando são encharcados com água. Por quê?
Quando a luz atinge um material, parte dela é absorvida, outra parte é refletida para nossos olhos e outra é dispersa em todas as direções a partir da superfície irregular. (Pense na superfície áspera da areia, na superfície irregular de cada fio de cabelo, na superfície trançada do tecido.) Quando um material molhado aparenta estar mais escuro que o normal, isso significa que uma quantidade menor de luz voltou para os nossos olhos.
Vamos pegar um tecido como exemplo. O algodão é um trançado de fibras naturais, e os espaços entre elas são preenchidos pelo ar. Quando atinge a superfície seca de uma camisa de algodão, a luz é refratada (desviada) de determinada forma. Boa parte da luz simplesmente se espalha de volta.
No entanto, quando o tecido é atingido por gotas de chuva, a água penetra e preenche essas lacunas, substituindo o ar. A superfície irregular, que espalharia a luz se estivesse seca, fica mais lisa com a película de água. O “índice refratário” da água – sua capacidade de desviar a luz – é mais parecido com o do tecido de algodão. Então, nas partes molhadas da camisa, a luz tem mais facilidade de entrar no tecido e ser absorvida em vez de se espalhar. Resultado: menos luz chega aos nossos olhos. E, portanto, os pedaços molhados do tecido parecem mais escuros que as partes secas.
Isso também ocorre com o cabelo ao entrar em contato com a água do chuveiro ou do mar, que deixa a superfície do fio mais lisa. De acordo com os físicos, em vez de se espalhar a partir da superfície do cabelo, a luz é mais absorvida. Assim, o cabelo (mesmo que seja branco) parece mais escuro.
Quando uma estrada está molhada, o efeito da água sobre a luz pode tornar o ato de dirigir muito traiçoeiro. À noite, quando está tudo seco, a luz dos faróis do carro atinge a estrada, sendo refletida e se espalhando pela superfície. A luz que chega aos nossos olhos nos permite enxergar tanto a superfície da estrada quanto as linhas que marcam as faixas e o acostamento. O problema é que, quando chove, em vez de toda a luz dos faróis atingir o asfalto, parte dela é refletida pela superfície da água, criando um confuso efeito de espelho.
Enquanto isso, a luz que consegue atravessar para o asfalto precisa fazer o caminho de volta através da camada de água. E, na superfície da água, em vez de sair para o ar, parte da luz é simplesmente refletida de volta para o asfalto. Resultado: a luz que chega aos nossos olhos é bem menos potente e fica muito mais difícil enxergar as linhas na estrada.
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