Pequenas perguntas, grandes questões

Por que os gatos sempre caem em pé?

Gatos… Eles são impressionantes. Caçadores implacáveis, dormem boa parte do dia e estão sempre prontos para executar feitos acrobáticos dignos dos melhores atletas. Quedas, evidentemente, são inevitáveis. E, nessa vida felina, subir em uma árvore atrás de uma presa tem seu preço. Por muito tempo, até a invenção da fotografia, era um mistério entender o que o gato faz para girar no ar e cair em pé. O que intrigava os cientistas era o fato de que esse movimento de rotação parecia violar uma lei básica da física: a conservação do momento angular. Em termos gerais, da mesma maneira que um corpo em repouso não começa a se mover espontaneamente, ele não pode girar. Quando se observa a queda do gato, ele começa com as patinhas para cima e, ao aterrissar, as patas estão no chão, dando a entender que ele girou de 180º, violando a lei de conservação de momento angular. Como pode?

Analisando-se sequências de fotos de queda de gatos é que foi possível verificar o que se passa, e são dois os mecanismos. Em um deles, o principal, inicialmente o gato fica arqueado, na forma da letra “U”. A “parte da frente” gira para em um sentido e a “parte de trás” gira no sentido oposto. Dessa forma ele não viola a conservação de momento angular: como cada parte gira em um sentido, o “giro total” é zero. O outro mecanismo que o gato utiliza é contrair as patas da frente e esticar as de trás. Assim, um pequeno giro em um sentido nas patas de trás, corresponde a um giro maior na parte da frente. Você pode ter experimentado algo assim sentado em uma cadeira giratória: se a parte de cima do corpo gira para um lado, a parte de baixo, juntamente com a cadeira, gira para o outro. Vale dizer que o que apresentamos aqui é um modelo da realidade. Um “gato real” não gira 180º de uma vez, mas repete essas manobras algumas vezes até poder cair em segurança.

Como se medem as distâncias da Terra às estrelas e galáxias?

Calcular as distâncias de objetos a um dado observador sempre foi um problema complicado. Mas algumas soluções engenhosas foram desenvolvidas ao longo do tempo. Uma delas, a mais simples, usa a chamada paralaxe: olhando para um objeto distante, ao nos movermos, temos que ajustar o ângulo para onde apontamos. Observamos isso no dia a dia o tempo todo. Com dois pontos de observação apontando para o mesmo objeto, construímos um triângulo, pois conhecemos um dos lados, o segmento entre os pontos de observação, e os ângulos para onde estamos olhando (veja a figura). Aliás, é por isso que a natureza nos deu dois olhos! Quando olhamos para um objeto, cada olho fica angulado e, a partir desse ângulo, estimamos a distância ao objeto. Além disso, o cérebro se vale de outras informações, como o tamanho relativo – uma pessoa pequeninha está longe, uma bola de gude grande está perto. Mas como usar a paralaxe para medir a distância de objetos celestes?

Se realizarmos medidas astronômicas com seis meses de separação, teremos um triângulo gigante, com um lado sendo a distância entre os dois pontos na órbita da Terra, e dois ângulos formados a partir das observações. Em vez da órbita da Terra, podemos usar satélites, com órbitas maiores que a da Terra. Esse método permite medir distâncias até, aproximadamente, 10.000 anos luz. O problema com esse método é que quanto mais distante mais fraco é o brilho das estrelas e mais difícil é medir os ângulos. Felizmente há outro método, que utiliza um tipo especial de estrelas muito brilhantes, as estrelas cefeidas, que tem uma luminosidade – a quantidade de radiação que emitem – muito alta e que pulsam. Sabemos como o período dessa pulsação está relacionado com a luminosidade. Como é possível medir a pulsação com precisão e, a partir dessa informação, inferir qual a sua luminosidade real, ao se comparar com a luminosidade observada, deduzimos a distância à estrela e, assim, à galáxia à qual pertencem. Dessa forma, as medidas chegam a dezenas de milhões de anos luz! Foi usando cefeidas que determinamos o tamanho da via Láctea e a posição do sistema solar na galáxia.

 

Marco Moriconi
Instituto de Física
Universidade Federal Fluminense

Matéria publicada em 30.12.2020

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