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GIFs científicos explicados!


   


           Os GIFs são uma das mais populares ferramentas de divulgação de conteúdo. Porém, muitos deles são compartilhados pela rede mas acabam sendo mal explicados ou não recebem explicação alguma dos eventos retratados nas sequências de imagens. Nesse sentido, resolvi reunir aqui alguns GIFs famosos que circulam pela internet e explicar a ciência por trás deles ( acrescentando algumas informações extras também). Lá na página do Facebook Vamos Falar de Ciências?, da qual o Saber Atualizado é parceiro, você encontra diversos outros GIFs e outras interessantes curiosidades científicas, todas tratadas com muita seriedade e empenho dos seus colaboradores. Bem, chega de enrolação, e vamos para os GIFs:

1. MOLA "ANTI-GRAVIDADE"                                             

                                                       


Aqui temos uma sequência de eventos em câmera lenta de uma mola esticada sendo solta e caindo no chão. A parte inferior da mola não cai junto, como a parte superior, porque a tensão em sua extensão age de forma oposta à gravidade. Ou seja, a parte de baixo está sendo puxado em sentido ao centro de massa com uma força equivalente à força gravitacional. Para isso, é preciso que a constante elástica dessa mola seja tal que gere uma força voltada para o seu centro muito próxima da gravidade. Caso fosse maior ou menor, ou a parte de baixo seria puxada para cima antes de cair ou iria cair com uma menor aceleração gravitacional. Já a parte superior está caindo acelerado pela força da gravidade e tensão da mola.

2. HOT ICE ( ´GELO QUENTE´)
 
                                


O Hot Ice ( ´Gelo Quente´) é uma solução do sal acetato de sódio que, ao ser resfriada a temperatura muito baixas ( típica do seu congelador), passa para um estado metaestável. Este último é caracterizado por uma configuração de equilíbrio do sistema onde qualquer perturbação irá mandá-lo para um novo equilíbrio energeticamente favorável, ou seja, existe um limite extremo de estabilidade. No caso do Hot Ice, a solução resfriada está a um trisco de congelar ( estado líquido indo para sólido), bastando o leve toque de um dedo para isso ocorrer! Como a mudança de estado é exotérmica ( libera calor), o sistema sólido fica bem quente, e, por isso o nome ´Gelo Quente´.

Dá para você fazer o Hot Ice tranquilamente em casa, comprando acetato de sódio e o dissolvendo em água quente. A solução resultante ( é preciso tirar qualquer precipitado que sobrar) é colocada para resfriar e pronto, você tem o seu Gelo Quente esperando por um trisco qualquer para um congelamento bem quente! Caso não encontre acetato de sódio para comprar, dá para você reagir vinagre ( o qual é composto de ácido acético) e bicarbonato de sódio, resultando em acetato de sódio em uma clássica reação de neutralização. Nesse caso, claro, seu Ice Hot ficará tingido de vermelho, mas também irá funcionar...:)

3. LOOP HUMANO
 
                                 


Damian Walter foi a primeira pessoa a fazer o loop em uma pista circular correndo. Para isso, ele teve que desenvolver uma velocidade mínima tal no topo da pista para que sua força normal ( componente-força de contato com uma superfície) fosse maior ou igual a zero.

- F(n) - mg = m x ( -v2/r)...

...onde ´m´ é a massa do corpo, ´mg´ é a força-peso, ´F(n)´ é a normal e ´v2/r´ é a aceleração centrípeta. Observe que ´m´ irá ser anulado quando F(n) for zero, mostrando que o sucesso do loop não depende da massa do corpo e, sim, apenas da sua velocidade. Para o raio ( ´r´) da pista circular de Damian, em específico, ele precisou desenvolver uma velocidade mínima no topo de 14 km/h para não cair.

No Youtube, você consegue ver todo o preparo para o desafio, o qual foi patrocinado pela Pepsi para promover sua bebida. Claro, Damian errou várias vezes antes de conseguir tal feito. O problema não é nem tanto a velocidade, já que o Usain Bolt detém o recorde de 44 km/h nos 100 metros rasos, mas a ´confiança´ em mantê-la durante a volta.

4. NANOPARTÍCULAS DE OURO


                                

As nanopartículas são materiais comuns mas que estão em uma escala muito reduzida, ou seja, na escala nanométrica de tamanho. Nessas dimensões tão pequenas, o material passa a ter um comportamento totalmente diferente da escala macroscópica, especialmente devido à sua muito maior superfície de contato.

Apesar de parecerem ser algo difícil de ser produzido, as nanopartículas há muito tempo fazem parte da história humana, apesar das pessoas no passado não saberem que estavam manipulando elas. Por exemplo, pode parecer um bicho de sete cabeças construir as nanopartículas de ouro (Au) ilustradas na figura abaixo, mas se você possuir um sal solúvel de ouro ( cloreto de ouro, por exemplo) e um agente redutor ( que transfere elétrons através da sua oxidação) como a vitamina C ( aqueles comprimidos mesmo vendidos nas farmácias), você já possui material suficiente para montar suas nanopartículas! Misture ambos em água para os íons solubilizados de Au(3+) serem reduzidos para Au com os elétrons transferidos da vitamina C ( lembram que a vitamina C é um antioxidante natural?) e começarem a aglutinar em pequenos grupos nanométricos. Pronto, você tem uma solução com nanopartículas suspensas de ouro!

Mas, claro, a estabilidade dessas nanopartículas não será muito grande caso não tenta um agente complexante ou estabilizante para rodeá-las e impedir que elas se aglutinem e fiquem grandes demais. Isso poderia ser resolvido, de forma mais simples, usando-se sais de citrato ( do ácido cítrico, fáceis de serem conseguido também) como agente complexante para estabilizar as nanopartículas de ouro. E o interessante é que cada mistura ( com comportamento de solução) contendo essas pequenas partículas em tamanhos diferenciados conterá uma propriedade bem distinta, especialmente sua coloração! Você poderia controlar o tamanho delas alterando a concentração do agente redutor utilizado ou alterando o tipo de redutor, por exemplo. No GIF abaixo, temos a representação de variados tamanhos de nanopartículas de ouro, com um átomo inicial servindo de referência.

5. ARANHA LANÇADORA DE TEIA

                       


As aranhas do gênero Deinopis, também conhecidas como Aranhas-Gladiadoras, Aranhas-Lançadoras-de-Rede ou Aranhas-Cara-de-Ogro, possuem um jeito peculiar de caçar suas presas.

Habitando áreas tropicais e subtropicais, elas capturam suas presas usando uma rede retangular de teia, a qual é tecida pacientemente e lançada quase como uma rede de pesca em cima das suas vítimas!

6. AREIA MÁGICA
 
                       


A Areia Hidrofóbica, ou Areia Mágica, é o nome dado a uma areia envolvida por um composto hidrofóbico, como o trimetilsilanol, e que, na presença de água, tende a ter suas partículas aderidas uma às outras, para minimizar sua área de contato e impedir, o máximo possível, o contato aquoso. Quando a areia hidrofóbica é retirada da água, ela volta a ficar solta e seca.

Compostos hidrofóbicos são aquelas substâncias apolares que dificilmente interagem com substâncias polares, como a água. A polaridade dos compostos químicos é associada com o grau de má distribuição dos elétrons entre os seus átomos constituintes. A água (H2O), por exemplo, possui a ´nuvem´ de elétrons da sua molécula deslocada mais para o lado do oxigênio (O), o qual é bem mais eletronegativo do que o hidrogênio (H). Isso cria um polo mais negativo ( com maior presença de elétrons) e um mais positivo. Além disso, os pares de elétrons não compartilhados do oxigênio repelem os elétrons da ligação covalente com os hidrogênios, dando uma geometria angular para a molécula e deixando os polos ´expostos´. Por isso a água é polar. Como os pólos atraem os pólos com carga oposta com grande força, os compostos polares preferem se ligar entre si, repudiando ligações mais fracas com compostos apolares ( sem polos).

7. PROTEÍNA ANDARILHA


                                              



A kinesina é uma proteína motora encontrada em células eucarióticas ( aquelas que formam os animais, plantas, fungos e protozoários). No Gif abaixo, vemos uma delas "andando" sobre um filamento de microtúbulo ( componente do citoesqueleto), sendo impulsionada por energia oferecida pelo ATP ( nossa principal moeda energética no corpo). A atividade de movimentação dessas proteínas fornecem base para várias ações celulares, incluindo a mitose, meiose e transporte global das células.

8. LÍQUIDO FERROMAGNÉTICO

                                


O líquido abaixo é um ferrofluído, ou seja, uma suspensão coloidal de nanopartículas ferromagnéticas, como a magnetita ou a hematita ( ambos óxidos de ferro e que compõem aqueles ímãs simples). Para evitar que as nanopartículas se aglutinem, uma substância surfactante é adicionada, a qual diminui as forças intermoleculares de atração entre elas. Pronto! Você tem agora um líquido que responde fortemente a um campo magnético! Tal mistura foi primeiramente desenvolvida pela NASA, para fins de exploração espacial.

9. EXCITAÇÃO ELETRÔNICA

                                     


Os átomos, quando recebem energia, podem emitir radiação eletromagnética na forma de luz visível. Cada tipo de átomo irá emitir uma luz de cor diferenciada, porque isso irá depender dos estados de energia dos elétrons em sua eletrosfera. Basicamente, um elétron absorve uma certa quantidade de energia, pula de nível energético e, quando volta ao seus estado inicial, devolve parte da energia absorvida na forma de radiação eletromagnética, a qual pode ser na faixa do visível dependendo do pulo energético. Na figura abaixo, a fonte de energia para esse pulo é dado por uma chama, e os elementos responsáveis por cada uma das cores são, respectivamente: potássio, chumbo, bário, cobre, boro, sódio, estrôncio e lítio. É assim também a base de funcionamento dos fogos de artifício. 

10. DIVISÃO CELULAR

                                  

Esse é um clássico exemplo de mitose, ou seja, uma divisão celular onde o material genético é duplicado, dando origem à uma nova célula idêntica à original. A máquina de replicação do DNA durante a divisão celular é extraordinária. Em cerca de 8 horas, uma célula animal terá que copiar bilhões de pares de nucleotídeos, com o mínimo de erros possíveis, para dar origem a uma nova célula duplicada. Esse ´mínimo´ é como se pegássemos um livro de bioquímica padrão e fizéssemos 1000 cópias dele à mão sem errar mais do que uma letra ou duas! E quem conhece um livro de bioquímica sabe do que eu estou falando...:)  

11. GRAFENO GRAFITE


 


O grafeno ( ´graphene´) é um alótropo do carbono, constituído, teoricamente, por apenas uma camada de carbonos em ligações duplas alternadas e rearranjados em hexágonos. O material possui excelentes características condutoras ( melhor do que o cobre em condições normais de temperatura e pressão) e poderia ser usado como uma ótimo semicondutor, podendo ocupar o lugar do silício, e revolucionar o mundo da eletrônica. Além disso, é um material mais resistente do que o aço, com a vantagem de ser muito menos denso. O grande problema é a sua produção em larga escala, já que o grafeno tende, com muita facilidade, a criar dobras em sua estrutura plana, por causa de interações intermoleculares, tentando voltar à forma mais estável do grafite. O melhor método hoje é deposição de vapor, que cria camadas quase únicas, mas é bem custosa. Teoricamente, o grafeno verdadeiro teria apenas uma camada, como mostrado na figura abaixo, mas na prática, este é um resultado ainda utópico. Grande parte dos avanços na área de tecnologia moderna traz o grafeno como material de foco.

O grafite ( ´graphite´), da sua lapiseira ou lápis, é um conjunto bem grande de camadas de grafeno sobrepostas. Ou seja, um material que pode revolucionar a ciência está sendo riscado e apagado por você, covardemente, todos os dias...:D

12. MADEIRA CONDUTORA QUEIMANDO EM FRACTAIS

                              


No vídeo abaixo, temos um experimento bem bacana, onde figuras de fractais são criadas a partir da queima da madeira. Essa queima é possível aplicando-se uma tensão elétrica ( diferença de potencial) bem alta, em torno de 2000 volts, de um ponto a outro da superfície de uma madeira, a qual precisa ser coberta com alguma pasta ou solução que possua uma boa condução elétrica. Caso seja feito na madeira crua, não veremos um perceptível resultado, já que esse material, por padrão, não conduz eletricidade. Assim, pode-se usar uma mistura de bicabornato de sódio e água e passar por cima da madeira, criando um sistema fracamente condutor.

Por causa da má condução na superfície, e uma altíssima tensão elétrica, a resistência gerada será muito alta, gerando muito calor, o qual acaba queimando a madeira durante o percurso da corrente elétrica de um polo a outro ( algo parecido ocorre com as não mais usadas lâmpadas de tungstênio). Nesse caminho, onde as cargas tentam alcançar o polo de carga oposta, figuras fractais são criadas com as várias tentativas de fluxo.

13. DISTORÇÃO ESPAÇO-TEMPO
 
       


A gravidade é melhor explicada como uma curvatura no espaço-tempo do que como uma ´força´. Essa curvatura/distorção no espaço-tempo pode ser algo difícil de ser visualizado, mas podemos resumir em termos simples o que estaria acontecendo. Todos nós estamos nos movimentando nas dimensões do espaço ( altura, largura e comprimento) e na dimensão relacionada ao tempo. No tempo, estamos sempre nos movimentando. Quando estamos nos movimentando no espaço, também nos movimentamos no tempo, só que em uma escala mais reduzida ( isso explica os efeitos da Relatividade, na qual você envelhece menos caso esteja se movimentando no espaço em relação a um referencial). Mas quando estamos nos movimentando apenas no ´tempo´ ( ou seja, estamos parados), não nos movimentamos no espaço. Acontece que uma massa posicionada nesse sistema espaço-tempo irá criar uma distorção tal que fará o espaço se movimentar junto com o tempo mesmo se os objetos observados não estejam se movimentando no espaço. Assim, mesmo sem você fazer nada ( esteja parado) seu corpo irá ser puxado em direção à massa. Essa distorção ´espaço-tempo´ nós chamamos de gravidade, e a teoria por trás dela chamamos de Relatividade Geral.

Agora, uma das questões mais pesquisadas pela física moderna é em tentar provar, ou não, a existência de uma partícula que opere essa distorção espacial. Atualmente, um dos candidatos seria o ´gráviton´, o qual ainda não pôde ser observado em laboratório.

Entenda mais sobre o assunto em: Não existe gravidade no espaço?

           Caso vocês tenham mais  GIFs científicos interessantes e não conseguem achar a explicação para os mesmos, deixem o link nos comentários para eu dar uma analisada, tentar explicar ou buscar a explicação e publicar aqui na página como uma atualização...:)