Vê o esforço
Vê, Faz, Aprende! - 1ª parte
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Vê e faz
Olha para o triângulo em plástico, enquanto o apertas pelos cantos.
O que acontece
Vês linhas coloridas onde o triângulo sofre esforços.
Antes de premires as abas de plástico vermelho nos cantos do triângulo, tudo parece preto! Isto acontece porque o triângulo está entre dois filtros de polarização cruzados, com uma luz branca brilhante por trás deles.
O primeiro filtro polarizante, junto à fonte de luz, apenas permite a passagem das ondas luminosas que vibram para cima e para baixo. O segundo filtro polarizante, está colocado de maneira que só deixa passar as ondas de luz que vibram para a esquerda e para a direita. É por isso que ele parece preto, as ondas de luz não conseguem passar pelo filtro de cima.
Antes de o apertares, o triângulo comporta-se como qualquer vulgar bocado de plástico, vidro ou líquido transparente. Estes materiais têm a mesma estrutura em todas as direcções e, por isso, as ondas de luz nada fazem de muito interessante no seu interior, excepto viajarem mais lentamente que no ar. As ondas luminosas são vibrações eléctricas, que fazem vibrar os electrões nos átomos do plástico e isto origina ondas mais lentas.
Quando apertas os cantos do triângulo, este fica distorcido e o plástico passa agora a estar sob o efeito de esforços. Os átomos do plástico passam a estar mais apertados uns contra os outros do que o normal, na direcção do esforço. Isto significa que é mais difícil às ondas luminosas agitarem os electrões dos átomos de plástico na direcção do esforço, pelo que acontece algo de muito interessante!
A luz que atravessa o plástico sob esforço divide-se em duas ondas, que vibram segundo direcções perpendiculares e viajam a velocidades diferentes. A diferença de velocidade depende do valor do esforço em cada ponto do plástico.
Quando o plástico está sob um esforço ligeiro, a luz branca pode atravessar o segundo filtro de polarização. Isto acontece, porque as vibrações das ondas, num ou noutro dos dois feixes, têm agora possibilidade de passar pelo filtro de polarização superior, e a diferença de velocidade dos dois feixes praticamente não tem efeito.
A luz branca é constituída por um arco-íris (espectro) completo de cores, do vermelho escuro ao violeta. Cada cor tem um comprimento de onda diferente. Num milímetro de plástico cabem 2.000 ondas de luz vermelha; na outra extremidade do espectro, cerca de 4.000 ondas de luz violeta estendem-se também pelo mesmo milímetro. As ondas de luz são, na realidade, muito pequenas! Se o espectro completo incidir no teu olho, o efeito é branco, mas se falta qualquer das cores, a mistura remanescente aparece colorida.
Com um ligeiro aperto vês luz branca, mas continuando a apertar, atinges rapidamente um estado em que as ondas de luz violeta (as mais curtas) dos dois feixes que atravessam o plástico, emergem exactamente com o “passo trocado”, com os picos de um feixe a sobreporem-se aos vales do outro. Lembra-te que um feixe se desloca um pouco mais lentamente, pelo que as ondas estão ligeiramente atrasadas. O “passo trocado” das duas ondas que vibram perpendicularmente uma à outra, não se torna aparente senão quando os feixes passam pelo segundo filtro polarizante, que apenas permite a passagem da componente que vibra para a esquerda e para a direita de cada feixe. As ondas cancelam-se se a componente lateral de um feixe se está a mover para a esquerda, quando a do outro feixe se move para a direita! Quando as ondas de luz violeta se cancelam uma à outra, a luz que passa parecerá amarela em vez de branca.
Com mais esforço, a cor emergente passará por amarelo, carmesim (vermelho-azulado), ciano (azul-esverdeado), consoante ficam com o passo trocado, ondas de luz mais e mais compridas. Com mais e mais esforço, as cores repetem uma e outra vez a mesma espécie de sequência.
Assim, as bandas de cor que vês atravessarem o triângulo de plástico quando o apertas, são provocadas por uma ou mais cores componentes, que são retiradas do espectro da luz branca, dado que as respectivas ondas emergem do plástico sob esforço com o passo completamente trocado. As bandas são os contornos de igual esforço, pelo que onde são mais estreitas são as zonas sob maior esforço.
Sabias que…
Os engenheiros podem analisar os esforços em componentes, fazendo modelos dos mesmos em chapa de plástico e aplicando-lhes os esforços entre dois filtros de polarização cruzados. Os modelos apresentam o padrão dos esforços em linhas coloridas, tal como no triângulo de plástico, pelo que os componentes podem ser modificados para melhorarem o respectivo desempenho.
Coisas que tu mesmo podes experimentar
Se tens um velho par de óculos de sol, podes utilizar as duas lentes como filtros de polarização cruzados; coloca uma em cima da outra e roda-a até que nenhuma luz as atravesse. Se colocares um pouco de plástico transparente entre as lentes cruzadas, ao dobrar o plástico, poderás ver cores. Se colocares entre elas um pouco de fita adesiva ou de película aderente, obterás luz colorida porque estes materiais são pré-esforçados durante o fabrico
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