Por que razão é que quando se canta debaixo do chuveiro a nossa voz parece mais rica e mais timbrada?
Cantando numa grande área aberta, ouve-se a voz à medida que se pronunciam as palavras. Na cabine do chuveiro, cada um dos sons reflecte-se muitas vezes nas paredes, prolongando a sensação auditiva, dando maior brilho (prolongamento dos sons de alta frequência) e riqueza (prolongamento dos sons de baixa frequência) ao canto.

Por que é que, ao segurar-se de modo incorrecto, o giz emite um chiar desagradável? Por que motivo é importante a orientação do giz, e qual é a causa desse ruído?

O chiar que se ouve nas várias situações descritas resulta de um processo de «fixação e escorregamento». Por exemplo, o giz que se segura incorrectamente começa por se fixar no quadro mas, ao ser inclinado, desliza subitamente no quadro, começa a vibrar e a produzir esse chiar. Quando as vibrações diminuem, aumenta o atrito entre o giz e o quadro, até que o giz volta a fixar-se novamente.

O que é que provoca o som característico que se ouve quando se estalam os nós dos dedos? Por que razão, temos que esperar um pouco antes de conseguirmos fazer estalar os nós dos dedos novamente?

O estalar deve-se à explosão das minúsculas bolhas de gás que estão contidas no líquido que lubrifica as articulações dos dedos, explosão essa que ocorre quando os dedos são puxados e é diminuída, deste modo, a pressão do líquido. É preciso que passem alguns minutos para o gás ser reabsorvido e ser possível estalar novamente os dedos.

Como é que um equilibrista mantém o equilíbrio no arame? Por que é que uma vara comprida ajuda?

Num arame ou corda finos, o equilibrista tem que oscilar constantemente ora para a direita ora para a esquerda: primeiro inclina-se para um lado, depois desloca o ponto de apoio por baixo do centro de massa e dá um passo em frente, a seguir inclina-se para o outro lado, depois desloca o ponto de apoio, e assim por diante. Se usar uma vara, o equilíbrio é mais fácil. Inclinando a vara para a esquerda ou para a direita, o executante pode posicionar o seu centro de massa e o da vara sobre o arame. Com o centro de massa na mesma vertical do ponto de apoio, o executante fica em equilíbrio.

Se já alguma vez gravaste a tua voz, ficaste provavelmente surpreendido por te parecer mais aguda na gravação. Aconteceu o mesmo quando ouviste a gravação das vozes de outras pessoas. Mas a tua… não é bem aquele som. O que é que aconteceu?

Uma grande parte do som que se ouve quando falas é conduzida através dos ossos, principalmente as componentes de baixa frequência. Os outros ouvem-no sem esses tons de baixa frequência que, para ti, tornam mais grave a tua voz. Quando ouves uma gravação da tua voz, num gravador de boa qualidade, a fita reproduz o som que os outros normalmente ouvem quando falas.

De que resultam os relâmpagos?

Uma trovoada não é mais do que uma “tempestade eléctrica” no ar. As nuvens são constituídas por pequenas gotas de água líquida e pequenos pedaços de gelo.
O movimento de ascensão e descida do ar que caracteriza o desenvolvimento de uma tempestade, juntamente com o próprio movimento das gotículas de água e cristais de gelo, afecta a distribuição das cargas eléctricas de sinal contrário promovendo a sua separação. Assim, uma parte da nuvem fica electrizada negativamente e a outra parte positivamente.
Graças ao lançamento de balões - sonda para o interior das nuvens - foi possível compreender como são distribuídas as cargas eléctricas. As partes mais altas da nuvem, que podem atingir 8 a 10 Km, são também as mais frias (» - 40 ºC), concentrando-se aqui as cargas positivas. A base da nuvem, pelo contrário, onde a temperatura é de cerca de 0ºC, é uma zona de carga negativa.
Se a diferença de potencial (d.d.p.) entre diferentes partes de uma nuvem, entre duas nuvens ou entre as nuvens e o solo for suficientemente grande (um valor típico desta d.d.p. é 3 000 000 V), pode originar-se uma corrente eléctrica muito intensa (com um valor que pode atingir 30 000 A), embora temporária, através da própria nuvem, entre nuvens, ou entre a nuvem e a Terra.
É essa corrente eléctrica muito intensa, mas de pequena duração, que constitui a descarga eléctrica. Quando a descarga ocorre entre uma nuvem e o solo há uma emissão de luz em zigue-zague, diz-se que “caiu um raio”. Além disso, a corrente eléctrica produz um clarão muito intenso, relâmpago, que surge precisamente quando as cargas positivas e negativas entram em contacto e que tem uma duração total de cerca de 1/5 de segundo.
Ainda que tenhamos a percepção deste fenómeno como uma única descarga, na realidade as coisas são mais complicadas. No início, parte das nuvens uma descarga – piloto que desce em zigue-zague até ao chão a uma velocidade de cerca de 100 Km.s-1. No seu trajecto o ar fica ionizado, isto é, condutor de electricidade, ligando o solo às nuvens. Do solo pode agora partir um enorme impulso positivo que viaja a cerca de 1/10 da velocidade da luz (300 000 000m/s). Esta corrente eléctrica, com a intensidade de 10 000 A, é transportada no estreito canal, com poucos milímetros de diâmetro, aberto pela descarga - piloto. O ar torna-se, de repente, incandescente, a sua temperatura chega aos 30 000ºC (temperatura que é cerca de 4 vezes superior à da superfície solar) e expande-se a uma velocidade supersónica provocando as ondas sonoras que ouvimos, o trovão.
O estampido ou trovão, que é um som, reflecte-se nas montanhas e casas e apresenta o “ribombar” característico que se ouve durante uma trovoada.
Quando o impulso positivo principal chega à nuvem, daqui parte um novo impulso, desta vez negativo, que desce ao longo do mesmo caminho até ao chão. É esta descarga que vemos como um raio.

Trovoada…
Porque vemos primeiro o relâmpago e só depois ouvimos o trovão?

“ Um relâmpago, numa noite de trovoada, pode iluminar parcialmente uma rua escura. O nosso cérebro diz-nos que o pior já passou, mas sabemos que se segue um som, e que este pode ser assustador…”

Num dia de trovoada, ouve o trovão só depois de ter observado a faísca e se a trovoada estiver distante, o intervalo de tempo que decorre entre os dois acontecimentos pode ser de alguns segundos. Isto explica-se com as diferentes velocidades com que se propagam o som e a luz. O som propaga-se no ar a uma velocidade de 340m/s, isto é, o som percorre num segundo trezentos e quarenta metros enquanto que a velocidade da luz é de 300 000 000m/s, o que significa que a luz percorre no mesmo segundo trezentos milhões de metros. Pela diferença de valores facilmente se depreende que a luz chega quase instantaneamente e o som demora alguns segundo a chegar, dependendo da distância que tem que percorrer.

Flutuar e submergir...

Como é que os submarinos conseguem flutuar e submergir (afundar) nos oceanos, apesar da sua enorme massa?

Os submarinos dispõem de tanques especiais no casco, com válvulas que abrem e fecham uma espécie de portas. Quando os submarinos querem afundar, as válvulas abrem para permitir a entrada da água do mar nestes tanques, tornando assim o submarino mais pesado. Neste caso o peso do submarino torna-se maior do que a impulsão e ele afunda.

Quando pretendem subir à superfície dos oceanos, a água que entrou dentro dos tanques tem que sair. Os submarinos têm um sistema onde se encontra ar comprimido que é accionado de modo a que esse ar entre dentro dos tanques obrigando a água a sair para o oceano. Assim o submarino fica menos pesado e a força de impulsão passa a ser maior do que o seu peso. Deste modo, e como a impulsão é uma força dirigida de baixo para cima, o submarino é obrigado a subir.

Flutuar...

Apesar dos navios terem uma massa de milhares de toneladas eles conseguem flutuar à superfície dos oceanos. Como se explica este fenómeno?

Quando um navio se movimenta à superfície dos oceanos, a parte imersa do navio, isto é, a parte do navio que fica mergulhada na água, desloca um certo volume de água. Este volume de água deslocado tem um determinado peso.
Segundo a Lei de Arquimedes, todo o corpo mergulhado num líquido fica sujeito a uma força vertical, dirigida de baixo para cima, de valor igual ao peso do volume do líquido que o corpo deslocou, a que se dá o nome de impulsão. Deste modo, o navio desloca um volume de água de peso igual a esta força de impulsão. Para que o navio flutue esta força de impulsão tem que ser igual ou superior ao seu peso.
Se não existisse esta força de impulsão o navio apenas estaria sujeito ao seu peso que o “puxaria” para o fundo do oceano. Quanto maiores forem os navios, maior será o seu peso, logo maior terá que ser o volume de água deslocado para que maior seja, também esta força de impulsão que tem que ser igual ou superior ao peso do navio.

Importância das forças de atrito

Quando andamos, não temos qualquer motor a puxar-nos para a frente como acontece, por exemplo com um automóvel... Como é que isto acontece?

É a Força de Atrito que nos empurra. Para nos deslocarmos, os sapatos exercem no solo uma foçra para trás. A força de atrito que se opõe a este movimento para trás, empurra-nos para a frente.

Quando as solas dos sapatos são muito lisas e o pavimento é polido ou tem qualquer óleo escorregadio, a força exercida pelo sapato para trás não faz surgir qualquer fora de atrito e ... escorregamos!

As cores...

Porque é que o Céu é azul? E já agora porque é que fica avermelhado no pôr-do-sol?

A luz branca proveniente do Sol, é na verdade a mais colorida de todas as cores! A luz branca é uma mistura de todas as cores do arco-íris. A prova disto está, por exemplo, quando a luz branca atravessa cristais; ela decompõe-se nas diferentes cores que possuem diferentes comprimentos de onda. Mas são é só os cristais que possuem a capacidade de decompor a luz branca, as gotas de água e as moléculas da atmosfera também têm essa capacidade!
Quando a luz do Sol passa através do ar ela decompõe-se numa grande extensão devido às moléculas que existem no ar, bem como às moléculas de água e às partículas de poeira. A direcção que toma depende do comprimento de onda da luz: quanto mais pequeno for o comprimento de onda, maior o desvio.
Quando olhas para o céu mesmo acima de ti, o que vês é a luz do Sol que foi mais desviada – o azul, que tem menor comprimento de onda.

Mas então por que é que o céu muda para vermelho no pôr-do-sol?
Tal como a luz azul, a vermelha também é desviada pelas moléculas de ar, mas não tanto! É uma luz que vai quase a direito, como podemos ver na gravura anterior. Por isso não a vemos quando olhamos para cima.
Mas quando se vê o pôr-do-sol, este fica junto à linha do horizonte, o que significa que a luz tem de atravessar a camada de ar que fica perto da superfície da Terra, com todo os seu nevoeiro de partículas de poeira. O aumento de partículas no ar vai intensificar o desvio das cores azul e violeta, o que significa que os vermelhos, laranjas e amarelos têm mais hipótese de chegar até nós. É o que origina a cor avermelhada do pôr-do-sol.

A sequência de cores num arco-íris...
Desfile de cores

(...) Primeiro o vermelho flamejante avança vivo num salto; a seguir o laranja trigueiro; e depois o amarelo delicioso; a cujo lado caíam os gentis feixes de verde refrescante. Em seguida o azul puro, que enfuna céus de Outono, num jogo etéreo; e então, de matiz mais triste, emergia o anil profundo, como quando a noite, no seu manto pesado, se inclina com a geada; enquanto os últimos fulgores de luz refractada se diluíam num violeta em desmaio.

James Thomson

À memória de Sir Isaac Newton (adaptado)

Formação do arco-íris...

Nos dias de chuva em que aparecem de repente uns raios de sol forma-se o arco-íris. Como se explica este fenómeno?

A luz do Sol é luz branca que é uma mistura das sete radoações que aparecem no arco-íris. Quando a luz incide nas gotas de água da chuva ela sofre um fenómeno de refracção, isto é, a luz ao mudar do meio material ar para o meio material líquido muda de direcção e de velocidade. As sete radiações que constituem a luz branca vão então propagar-se dentro da gota a velocidades diferentes. Diz-se que a luz sofreu um fenómeno de dispersão. O que acontece numa gota de chuva pode reproduzir-se com uma prima de vidro, como se pode ver na figura:

Arco-íris duplo

Às vezes o arco-íris aparece duas vezes, um por cima do outro mas sempre com a mesma sequência de cores... veja!
http://www.youtube.com/watch?v=vMw9Uoknr2k