Tradução: “S03E06: The Cornhusker Vortex (O Vórtice Cornhusker)”

Os leitores americanos deste blog podem ser desculpados por considerarem Benjamin Franklin (1706-1970), principalmente, um político. Ele certamente fez pequenas coisas na política: ajudou a formular a Declaração de Independência dos Estados Unidos e foi embaixador na França, onde assegurou o apoio à Guerra da Independência dos Estados Unidos. Franklin foi, ainda, o Chefe Executivo do Serviço Postal dos Estados Unidos numa época em que o serviço postal era importante, e não entregava, em sua maior parte, mala direta. Mas os roteiristas da série sabem o que Sheldon sabe, que Benjamin Franklin foi um grande físico.

O FÍSICO Benjamin Franklin na cédula dos Estados Unidos.

 

O interesse de Franklin pela eletricidade se iniciou quando ele eletrocutava perus para divertir seus amigos, mas após tomar um choque que o deixou inconsciente, ele se concentrou em empreitadas mais científicas. No episódio desta noite, Sheldon enumerou três invenções de Franklin: usando o princípio da termodinâmica, Franklin inventou o “forno de Franklin”, que transfere mais ar quente a um aposento que uma lareira comum, ao mesmo tempo em que satisfaz o importante detalhe de deixar escapar os resíduos venenosos pela chaminé. Usando os princípios da óptica, Franklin fez as “lentes bifocais”, que contêm vidro cujas partes superiores e inferiores têm curvaturas diferentes, de maneira a refratar a luz em ângulos mais fechados ou mais abertos. Os diferentes focos permitem ao usuário focalizar objetos tanto próximos quanto distantes sem precisar trocar de óculos – e permitem também que identifiquemos pessoas acima dos 43 anos de idade. É melhor deixar o “cateter urinário flexível”, inventado por Franklin, para os websites que se concentram especificamente nessas coisas.

Perus eletrocutados à parte, o trabalho científico mais significativo de Franklin foi no campo da eletricidade. Nos tempos de Franklin, duas formas distintas de eletricidade eram conhecidas e identificadas como dois fluidos separados: vítreo e resinoso, nomes que advinham do material que os produziam. A eletricidade vítrea pode ser obtida ao se esfregar vidro com seda (“vitreum”, que, em latim, quer dizer “vidro”) e a carga elétrica resinosa pode ser obtida pela resina de âmbar com penugem (“resina”, que, em português, quer dizer “resina”). Franklin notou uma lei de conservação entre os dois tipos de fluidos sempre que eles eram gerados. Ele especulou que, ao invés de a fricção criar dois fluidos elétricos separados, um único fluido elétrico encontrava-se em todos os materiais e a fricção apenas o redistribuía. Ele especulou que a eletricidade vítrea era um excesso desse fluido único e a resinosa, um deficit. Uma teoria de um fluido único está correta para quase toda eletricidade que encontramos. Descobriu-se que o fluido elétrico que era dito resinoso eram os elétrons do fluxo, enquanto o fluido que era dito vítreo eram os átomos restantes que haviam ficado para trás. Por exemplo, o fluido que corre nos fios de cobre da sua casa são, na verdade, elétrons. Mas havia uma “pegadinha”. Franklin tinha uma chance em duas de adivinhar qual fluido era o excesso e qual era o deficit – e ele chutou errado. Desde então, o sinal que os físicos atribuem à carga de um elétron é negativo. Num circuito, o fluxo de elétrons é exatamente o oposto da classificação da corrente elétrica. Aquele traiçoeiro sinal negativo sobrevive até hoje, permitindo que meus colegas e eu confudamos um novo grupo de estudantes de física todos os anos.

A velocidade do fluido no cobre, ou seja, a velocidade dos elétrons num fio de cobre, é de notáveis e vagarosos 6,35 milímetros por segundo. Ainda assim, quando você aciona o interruptor de luz de um cômodo, as luzes se acendem imediatamente. Então, como pode um interruptor de luz funcionar tão depressa? A analogia que faço para meus alunos é a de abrir o registro de água quente do chuveiro. A água flui imediatamente porque os canos estão cheios de água, mas reparem que a água começa fria. Leva até um minuto para que a água quente, que tem que fluir do aquecedor de água, chegue até o chuveiro. O mesmo vale para os elétrons das instalações elétricas da sua casa. Os fios de cobre estão cheios de elétrons e o gerador da estação de energia elétrica está empurrando os elétrons para dentro dos fios. Quando o interruptor é apertado e o circuito fecha, ocorre um “empurrão” na longa fila de elétrons que empurra os elétrons no seu interruptor e nos fios dentro da lâmpada, produzindo luz. O que importa é o “empurrão”. Se a corrente fosse direta, os elétrons demorariam cerca de um ano para chegarem da estação de energia até sua casa (Já que a corrente é alternada, os elétrons são apenas jogados de um lado para o outro 60 vezes por segundo – 50 vezes para nossos amigos no exterior.).

Em última instância, descobriram que o modelo de dois fluidos não estava errado. Experimentos modernos, como os realizados por Barry Kripke, o inimigo de Sheldon, produzem materiais denominados plasmas. Plasmas são criados quando você aquece o material a uma temperatura tão alta que os elétrons negativos se desprendem do núcleo positivo do átomo, e até os núcleos dos átomos se desprendem uns dos outros. Em um plasma, tanto os elétrons de carga negativa quanto os núcleos de carga positiva se movem livremente. Os experimentos físicos do plasma, como o de Kripke, manipulam ambos os tipos de fluidos elétricos.

À época, Franklin descreveu sua reação à descoberta dizendo que se sentia “um pouco inquieto por não haver encontrado, até o momento, nada nesse assunto que possa ser útil para a humanidade.” Considerando o quanto a eletricidade é importante para a vida moderna, suas palavras nos lembram que os frutos das pesquisas fundamentais da humanidade nem sempre são imediatamente aparentes.

Wolowitz encerra a discussão sobre Benjamin Franklin com: “Para aprender mais sobre nossos fundadores, visite a biblioteca pública local.”. O comentário foi bastante apropriado, uma vez que Franklin fundou a primeira biblioteca de empréstimos nos Estados Unidos, que foi a predecessora de nossas bibliotecas públicas gratuitas. A obra de Franklin sobre a eletricidade é honrada até hoje pela designação da unidade oficial de cobrança (no sistema centímetros-gramas-segundos) de “franklin” (Fr).  Para aprender mais sobre a eletricidade, visite a biblioteca pública local.


Tradução feita por Hitomi a partir de texto extraído de The Big Blog Theory, de autoria de David Saltzberg, originalmente publicado em 2 de Novembro de 2009. 

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