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Estouro visual

Débora Pinheiro, de Montreal

Você não vê nada quando um balão explode. No máximo escuta. Mas fotografias conseguem mostrar em cores as alterações físicas que o estouro provoca no ar. Vire a página e veja como esta e outras imagens do invisível são produzidas nos laboratórios.

Os olhos não vêem, mas a câmera capta

Quando você viaja por uma estrada de asfalto num dia muito quente e olha para o horizonte vê a paisagem distorcida, não? É que, ao atravessar o ar quente, os raios de luz mudam de direção e batem na sua retina num ponto diferente daquele em que bateriam se não tivessem passado por um ambiente aquecido. Essa é uma oportunidade rara. Mudanças na temperatura, na pressão ou na densidade do ar costumam ser invisíveis a olho nu. Mas nem por isso deixam de ser estudadas. Há séculos os cientistas tentam encontrar meios de visualizá-las. E estão chegando a resultados cada vez mais incríveis.

Usando variações de um método chamado schlieren (que significa “heterogêneo”, em alemão), o engenheiro Harald Kleine, da Universidade McGill, em Montreal, Canadá, faz fotos coloridas que revelam até mesmo a variação de 1 grau na temperatura (veja o infográfico). Combinando essas técnicas com outras, de fotografia ultra-rápida, ele consegue clicar fenômenos que além de invisíveis acontecem em períodos curtíssimos de tempo, coisa de milionésimos de segundo. São imagens impressionantes. E úteis (veja o quadro na página ao lado). Mas mesmo que não servissem para nada mereceriam ser feitas. Pelo simples fato de que são um estouro.

Foi uma fração de segundo. Abarrotado de gás, o balão explodiu. Nas cores, você vê a densidade do ar, que diminui do centro (cerca de 3 atmosferas) para as bordas (1,25 atmosfera). As tiras escuras são pedaços de borracha

Para saber mais

Na Internet

http://ernst.swl.rwth-aachen.de/hdgd/publications/1994/d-kl.html

A mágica dos espelhos

Veja como o método schlieren aproveita as propriedades da luz para fotografar o invisível.

1. Uma fonte de luz é colocada a uma determinada distância de um espelho côncavo, de forma que ao se refletir nele gere um feixe de raios luminosos paralelos.

2. Ao atravessar um meio onde o ar teve a densidade modificada, os raios sofrem desvios. É importante que eles cheguem paralelos a este ponto para que se possa avaliar depois o que mudou.

3. Outro espelho côncavo reflete os raios para formar de novo a imagem da fonte luminosa. Se eles não tivessem encontrado alterações pelo caminho, formariam a imagem no ponto F.

4. Os raios que se desviaram formarão a imagem da fonte em outros pontos (X, por exemplo). Se uma placa de metal impedir que eles cheguem à lente da máquina, os pontos onde era esperado que batessem ficarão marcados na fotografia.

Ondas chocantes

Fotografias bonitas e úteis.

O objetivo do método schlieren não é produzir arte. Ele é imprescindível no estudo das ondas de choque, nome que se dá ao resultado de uma descarga potente e rápida de energia. Um bater de palmas, um balão ou uma bomba explodindo produzem ondas de choque que podem ser mecânicas, sonoras ou luminosas. No laboratório, os cientistas simulam esses fenômenos liberando grande quantidade de gás muito rapidamente em um tubo. Esse tubo tem uma parte transparente e pode-se fotografar o que acontece lá dentro com o sistema mostrado no infográfico da página ao lado.

As imagens servem, por exemplo, para prever os efeitos de uma explosão numa mina subterrânea. Os fabricantes de aviões também as usam. Observando o fluxo dos gases podem desenhar as peças de modo que o impacto do ar não provoque ondas de choque indesejáveis. Até a Medicina se aproveita dessas fotografias. Já existem aparelhos que usam ondas de choque para destruir pedras nos rins. Para construí-los, os técnicos muitas vezes recorrem ao método schlieren.

A 3 000 quilômetros por hora, a bala fura o ar, abrindo veredas (as linhas brancas, conhecidas como ondas de choque) nos pontos onde ele é empurrado. O estudo do fenômeno é útil na construção de aviões, que provocam o mesmo efeito. Repare no turbilhão que fica como rastro.

Vindo da esquerda, a mais de 1 200 quilômetros por hora – a velocidade do som -, um fluxo de gás contorna o cubo (acima) e o cilindro (abaixo), criando ondas (linhas brancas) que se propagam. O tempo de exposição das fotos é de 0,000001 segundo. Elas ajudam a prever os efeitos de explosões