5Física na Escola, v. 4, n. 2, 2003

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O comportamento dos raios é assunto deconstante pesquisa no Instituto Nacional dePesquisas Espaciais. Neste artigo o leitor apren-derá um pouco mais sobre este fenômeno.

O Raio Passo a Passo

Oraio sobe ou desce? As duascoisas. No entanto, a grandemaioria desce. Raios que sobem

só acontecem a partir de estruturasmuito elevadas, como por exemplo doalto de um arranha-céu ou de umaantena no topo de uma montanha.

As imagens que se seguem, gra-vadas pelo INPE no Vale do Paraíba,representam cenas nunca vistas peloolho humano. Uma filmadora capazde gravar 1000 imagens por segun-do capturou nesta seqüência de ima-gens um raio traçando seu caminhoem direção ao solo.

O caminho de descida é tortuosoe truncado em passos de centenas demetros, como que buscando o cami-nho mais fácil. Esta busca de umaconexão com a terra é muito rápida(300.000 km/h) e pouco luminosapara ser vista a olho nu. Quando essa

Marcelo M.F. SabaInstituto Nacional de Pesquisas Espaciaismsaba@dge.inpe.br

descarga, conhecida como ‘líder es-calonado’, encontra-se a algumasdezenas de metros do solo, parte emdireção a ela uma outra descarga comcargas opostas, chamada de ‘descargaconectante’ (impossível de ser vistanas imagens abaixo). Forma-se entãoo que é conhecido como o canal doraio, um caminho ionizado e alta-mente condutor. Por ele passa umgigantesco fluxo de cargas elétricasdenominado ‘descarga de retorno’, eé neste momento que o raio acontececom a máxima potência, liberandogrande quantidade de luz.

Observe como no caso em questãoa ramificação da direita some após ocontato da outra ramificação com osolo. Isto acontece porque, uma vezestabelecido um caminho, todas ascargas elétricas depositadas nas rami-ficações fluem por ele.

Tempo = 0: A ponta de um líder escalonadode um raio aparece no canto superioresquerdo da imagem de vídeo.

Tempo = 1 ms: Podemos perceber nolado direito da imagem outra ponta des-te líder.

Tempo = 3 ms: As duas pontas têm umamesma origem na nuvem de tempestade,que não aparece na imagem.

Tempo = 4 ms: Elas buscam no seu movi-mento descendente um ponto de contatocom o solo.

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Fumaça Sobe ou Desce?Este trabalho é uma sugestão de

material de apoio para uma aulasobre densidade e/ou correntes deconvecção. Dentro desses conteúdos,o professor pode mostrar, com umequipamento simples e de rápidaconstrução, o inesperado e interes-sante comportamento de um filetede fumaça que contraria o sensocomum e que, pela sua naturezacuriosa, vai desafiar o uso dos con-teúdos acima referidos.

Fumaça sempre sobe?Em uma queima corriqueira que

produza fumaça, normalmenteobservamo-la subindo ar acima, oque leva-nos à conclusão errônea deque a fumaça é menos densa do queo ar.

O equipamento e observação dofenômeno

Entretanto, com uma garrafaplástica de qualquer tamanho e umpequeno pedaço de papel enrolado,consegue-se mostrar que a fumaça,contrariando as nossas expectativas,em vez de subir, desce na forma deum filete contínuo, quase perfeito.Para realizar isso, enrolamos, na for-ma de canudinho, um pedaço de pa-pel Sulfite (por exemplo, de 3 cm delargura por 12 cm de comprimento)e o fazemos atravessar um orifício(diâmetro aproximado de 5 mm)feito na parte superior da garrafaplástica, como ilustrado na Figura1. Em seguida, ateando-se fogo naextremidade do papel que está dolado de fora da garrafa, observa-seque a fumaça desse lado toma adireção corriqueira, movimentando-se para cima. Por outro lado, na

ponta extrema oposta do canudinho,do lado de dentro da garrafa, a fumaçajorra para baixo tal qual uma lindacascata.

Afinal, a fumaça sobe e desce… ecomo fica a densidade?

Do lado externo da garrafa, a fu-maça está mesclada com o ar quenteproduzido pelo fogo que queima o pa-pel. Devido à alta temperatura, a fu-maça sobe com a corrente de convecçãodo ar quente que a envolve, causandoo visível movimento ascendente dafumaça. No entanto, parte da fumaçada queima também se desloca por den-tro do canudinho de papel e acaba sain-do pela outra extremidade, dentro dagarrafa. Neste caso, por haver somen-te a fumaça, por estar o ar parado nointerior do recipiente, por ser ela maisdensa do que o ar e estando ela livre da

ação de agentesque poderiamdispersá-la, co-mo correntes dear, a fumaçaproduz um mo-vimento descen-dente, conformevai saindo do pa-pel. Assim, con-clui-se que afumaça, sendouma fina sus-pensão de par-tículas sólidasem um gás, pos-sui densidade su-perior à do ar.

As correntes de ar da sala e donosso corpo

A importância do isolamento dascorrentes de ar nesta experiência éobservada em uma segunda experi-ência. Segurando-se um outro canu-dinho de papel, semelhante ao insta-lado no orifício da garrafa, observa-se que a fumaça da extremidade queestá queimando vai diretamente paracima, enquanto a da extremidadeoposta tem uma formação e direçãoirregular, às vezes subindo, às vezesdescendo, às vezes podendo sair pelahorizontal (Figura 2). As correntes dear existentes na sala agem de formamais ou menos aleatória, interferindono movimento da fumaça. É tambéminteressante observar e estudar ainfluência das correntes de convecçãoproduzidas em torno da nossa mãodevido ao calor da mesma.

Carlos Eduardo Laburú(laburu@uel.br) DF/UEL

Fabricia Fabiane de Lima TrevisanLicencianda em Física/UEL

ReferênciasDicionário Rossetti de Química,

www.rossetti.eti.br/dicuser/index2.asp.O trabalho em ambientes quentes,

www.laraio.com.br/Trabalho%20em%20Locais%20Quentes.htm.

Figura 1. Garrafacom a lateral furada,onde é colocado o ca-nudo.

Figura 2. O canudo ao ar livre; a fumaçadescola-se ao sabor das correntes de arpresentes no ambiente.

Faça Você

MESMOFaça Você

MESMO

O Raio Passo a Passo

Tempo = 7 ms: A corrente elétrica dimi-nui e o canal do raio vai aos poucos per-dendo a sua luminosidade.

Tempo = 5 ms: A ramificação esquerdaleva a dianteira e está prestes a completaro caminho da descarga.

Tempo = 6 ms: A ramificação esquerdacompleta o caminho entre a nuvem e o solo.Toda a corrente elétrica é transmitida porela e muita luz é produzida neste momento.