10 vídeos de cair o queixo sobre fenômenos científicos surpreendentes

A vida está cheia de maravilhas que a maioria de nós nunca verá. Do quântico ao cósmico, existem forças em jogo ao nosso redor que moldam e moldam o nosso mundo. A maioria deles é facilmente visível na vida cotidiana, mas sob o verniz da realidade existe um reino repleto de caricaturas distorcidas de princípios científicos familiares. Pegue nossa mão e vamos mergulhar profundamente no domínio do bizarro, onde as regras naturais da física se fundem em uma piscina borbulhante de pura e não adulterada maravilha.

10 Levitação Quântica

Quando certos materiais são resfriados abaixo da temperatura base, eles se tornam supercondutores, que conduzem eletricidade com resistência zero. Um pouco menos de metade dos metais conhecidos têm uma “temperatura de transição” incorporada – quando caem abaixo dessa temperatura, tornam-se supercondutores. Claro, essa temperatura geralmente é bem baixa . O ródio, por exemplo, faz o cruzamento a -273,15 ºC (-459,66 ºF). Isso é alguns centésimos de grau acima do zero absoluto. Em outras palavras, brincar com supercondutores é um pouco difícil.

Pelo menos era, até o advento dos supercondutores de alta temperatura. Esses materiais possuem estruturas cristalinas complexas e geralmente são feitos com uma mistura de cerâmica e cobre, além de outros metais. Esses materiais fazem a transição para supercondutores em torno de -160,59 ºC (-321,07 ºF) ou superior. Não é exatamente agradável, mas é um pouco mais fácil de brincar.

E como esse também é o ponto de ebulição do nitrogênio líquido, podemos explorar algumas outras características bizarras dos supercondutores à temperatura ambiente, como no vídeo acima. Veja, quando os supercondutores são colocados perto de um campo de energia fraco (como um ímã), eles criam uma barreira superficial de corrente elétrica que repele as ondas magnéticas . Quando isso acontece, as linhas do campo magnético curvam-se em torno do supercondutor, fixando-o no lugar – no ar. Gire-o em qualquer direção e o supercondutor compensa automaticamente com um campo elétrico para neutralizar o ímã. O fenômeno é conhecido como bloqueio quântico ou levitação quântica.

9 Contas de Newton

Se você pegar uma jarra agora mesmo e enchê-la com uma longa corrente de contas de Mardi Gras, poderá recriar esse fenômeno em sua sala de estar. Enrole o colar de contas na jarra e puxe uma das pontas para fora da jarra em direção ao chão. O que acontece é o que você esperaria: a corrente começa a deslizar para fora da jarra. Mas então acontece algo inesperado: em vez de continuarem a deslizar pela borda do jarro, as contas saltam no ar como uma fonte antes de curvarem-se de volta para o chão.

Este é um conceito bastante simples, mas parece muito legal em ação. Três forças diferentes estão em ação aqui. A gravidade, é claro, puxa a ponta da corrente em direção ao chão. À medida que cada elo da corrente sucumbe à gravidade, ele puxa a conta atrás dele – essa é a segunda força.

Mas de volta ao jarro, temos a terceira força – o jarro está, na verdade, impulsionando as contas no ar . Parece loucura – até estúpido – porque o jarro claramente não está se movendo, mas tudo se resume ao que é fundamentalmente uma corrente .

No nível mais básico, uma corrente é uma série de hastes rígidas conectadas por uma junta flexível. Pense em uma fila de vagões de carga em um trem. Em uma situação hipotética, se você parasse na frente de um vagão de trem, ele se inclinaria para cima ao longo de seu eixo central – a frente subiria enquanto a traseira descia. Na vida real isso não acontece porque há uma camada sólida do planeta Terra diretamente abaixo dele. Em vez disso, ele se inclina para cima na borda posterior. Quando isso acontece, o solo está essencialmente empurrando-o para fora de sua rotação natural. Se a força de tração fosse aumentada proporcionalmente ao peso do vagão, a força do solo o lançaria no ar. A Royal Society tem outro vídeo que explica isso com mais profundidade.

Assim, quando cada elo da corrente de contas sai de sua superfície de descanso porque está sendo puxado pelo elo à sua frente, o fundo do frasco (ou a camada de contas abaixo dele) o lança no ar, criando uma “gravidade”. desafiando” até que a gravidade assuma o controle e o arraste de volta para baixo.

8 Esculturas de Ferrofluido

Quando combinado com um ímã, o ferrofluido se torna uma das substâncias mais incríveis do planeta. O líquido em si consiste apenas em partículas magnéticas suspensas em um meio fluido, geralmente óleo. As partículas estão em nanoescala , que é muito pequena para que cada partícula afete magneticamente outras partículas – caso contrário, o líquido simplesmente se aglomeraria. Mas coloque-os perto de um grande ímã e a mágica acontece.

Uma das coisas mais comuns que você verá o ferrofluido fazer é formar picos e vales quando está perto de um ímã. O que você está realmente vendo são as partículas tentando se alinhar com o campo magnético. As pontas formam-se onde o campo é mais forte, mas como o petróleo transporta tensão superficial, as duas forças atingem um equilíbrio nas pontas das pontas. O efeito é chamado de instabilidade normal do campo – ao formar essas formas, o fluido reduz a energia total do sistema tanto quanto possível.

7 Aquecimento por indução de um cubo de gelo

O aquecimento por indução é um processo que utiliza uma corrente de alta frequência, dispara-a através de uma bobina para criar um eletroímã e, em seguida, bombeia as correntes magnetizadas resultantes através de um material condutor. Quando as correntes magnetizadas atingem a resistência dentro do material, obtemos o efeito Joule – calor induzido eletricamente. Neste caso, o condutor é uma lasca de metal dentro de um bloco de gelo, e o calor aumenta tão rapidamente que a instalação pega fogo antes que o gelo tenha a chance de derreter.

Quão rápido? Dependendo do tipo de metal, um aquecedor por indução pode aquecer algo até 871 ºC (1.600 ºF) em apenas um segundo e meio, com 4,1 kW de potência por polegada quadrada de área de superfície. Após quatro segundos de vídeo, o núcleo do cubo de gelo já está em brasa, então você pode presumir que ele está usando menos energia ou que o metal usado não tem muita resistência elétrica natural. De qualquer forma, vários segundos depois somos tratados com uma falha na matriz – gelo flamejante.

Mas isso levanta outra questão: todo mundo sabe que o gelo derrete acima de 0 ºC (32 ºF), então por que ele não se transforma instantaneamente em uma poça de água diante daquela fornalha? É porque a matéria só aceita e emite energia em pacotes de energia discretos . Quando o calor é transferido do metal para o gelo, ele vem em um trem, não em uma onda, o que significa que leva mais tempo para transferir toda a força da energia.

6 Ponte de Oxigênio Líquido

O ponto de ebulição do oxigênio é -183 ºC (-297,3 ºF), e tudo acima disso é o gás que todos conhecemos e amamos. Quando cai abaixo dessa temperatura, entretanto, o oxigênio adquire algumas propriedades interessantes. Mais precisamente, a configuração mais densa de suas moléculas no estado líquido permite que as propriedades naturais mais obscuras do oxigênio ganhem destaque.

Um grande exemplo disso é o paramagnetismo do oxigênio. Um material paramagnético só é magnetizado se um campo magnético externo próximo atuar sobre ele. Como um gás, as moléculas de oxigênio estão dispersas demais para serem afetadas por ímãs. Mas, como líquido, ele se comporta exatamente como um pedaço de ferro perto de um ímã – um pedaço de ferro líquido em forte ebulição. Com dois ímãs orientados de forma oposta, o oxigênio líquido formará uma ponte no meio, que é o que você vê no vídeo. Infelizmente, é difícil observar isso acontecer por muito tempo porque o oxigênio líquido começa a ferver novamente e se transforma em gás assim que atinge a temperatura ambiente.

5 A reação de Briggs-Rauscher

A reação de Briggs-Rauscher é uma das demonstrações de química mais impressionantes visualmente no mundo conhecido. É o que é conhecido como oscilador químico – à medida que reage, muda gradualmente de cor de transparente para âmbar, depois pisca repentinamente para azul escuro e depois volta a transparente, tudo em uma oscilação. Ele continua fazendo isso por vários minutos, alternando entre cores a cada poucos segundos.

Até 30 reações diferentes podem acontecer simultaneamente a qualquer momento durante cada oscilação. A lista de produtos químicos é semelhante aos ingredientes de um pacote de cachorros-quentes congelados: sulfato de manganês (II) monohidratado, ácido malônico, amido, ácido sulfúrico, peróxido de hidrogênio e iodato de potássio seriam um exemplo (você pode alternar alguns ácidos e tipos de iodato para diferentes reações).

Quando todos os produtos químicos se combinam, o iodato se transforma em ácido hipoiodo. Uma vez presente, outra reação transforma o novo ácido em iodeto e iodo elementar livre. Isto impulsiona a primeira mudança de cor, criando o âmbar. Então, a solução continua produzindo iodeto. Assim que houver mais iodeto do que iodo, os dois se combinam em um íon triiodeto. Este íon reage com o amido e transforma a solução em seu estágio azul escuro.

Esse vídeo tem menos talento que o anterior, mas permite que você veja as etapas com mais clareza.

4 Guerreiros da Bobina de Tesla

A maioria de nós conhece Nicola Tesla, o brilhante prodígio da inovação elétrica e vítima de atos hediondos de alarde competitivo . A maioria de nós também está familiarizada com a bobina de Tesla, um dispositivo que produz eletricidade CA de baixa corrente e alta tensão, juntamente com quantidades saudáveis ​​de faíscas coloridas.

As bobinas de Tesla modernas geralmente emitem entre 250.000 e 500.000 volts de corrente. A maioria das telas de entretenimento cancelam o grande campo magnético com gaiolas de Faraday, que são malhas que distribuem a voltagem uniformemente em suas superfícies. Como o potencial elétrico é medido por diferenças de voltagem, não há corrente dentro de uma gaiola de Faraday . Qualquer um que estiver lá dentro pode pegar o raio e sair ileso.

E às vezes as pessoas são criativas. No vídeo acima, os dois “guerreiros” estão cobertos por trajes de malha condutora – gaiolas de Faraday vestíveis. Outra centelha criativa recente deu origem às bobinas de Tesla “cantantes”, que tocar música modulando a saída da faísca da bobina.

3 Ondas senoidais e FPS

As ondas sonoras têm uma capacidade incrível de fazer com que outros objetos correspondam à sua frequência. Se você já ouviu música com graves pesados ​​​​em seu carro, provavelmente notou os espelhos ondulando quando as ondas sonoras os atingem. O que está acontecendo no vídeo acima é essencialmente isso, embora o resultado final seja muito mais dramático.

Uma onda senoidal de 24 Hz viaja através de um alto-falante sob uma mangueira de água. A mangueira começa a vibrar 24 vezes por segundo. Quando a água sai, ela forma ondas que correspondem à frequência de 24 Hz. Mas aqui está o truque: visto na vida real, ele apenas pareceria balançar para frente e para trás em seu caminho para o chão.

O verdadeiro herói aqui é a câmera – o fenômeno da mudança de perspectiva . Ao filmar a queda d’água a 24 quadros por segundo, a câmera faz com que o fluxo de água pareça congelar no ar. Cada onda de água atinge exatamente o mesmo espaço, 24 vezes por segundo. No filme, parece que a mesma onda permanece no ar indefinidamente, quando na realidade uma onda diferente toma o seu lugar a cada quadro. Se você mudasse a frequência senoidal para 23 Hz, na verdade pareceria que a água estava caindo para cima na mangueira por causa do pequeno deslocamento entre a taxa de quadros da câmera e as ondas senoidais.

2 Tempestade de Lord Kelvin

A tempestade de Kelvin, ou Conta-gotas de água Kelvin , foi construída pela primeira vez em 1867 e sua configuração é bastante simples. Goteje dois jatos de água através de dois indutores com cargas diferentes, um positivo e outro negativo. Colete as gotas de água carregadas no fundo, deixe a água fluir e colete o potencial elétrico. Energia instantânea, ou pelo menos uma pequena faísca que você pode mostrar aos seus amigos.

Então, como isso funciona?

Quando é configurado pela primeira vez, um dos indutores (anéis de cobre no vídeo) invariavelmente possui uma pequena carga natural. Digamos que o indutor à direita seja ligeiramente negativo. Quando uma gota de água cai através dela, os íons positivos na água serão puxados para a superfície da gota e os íons positivos serão empurrados para o centro, dando à gota uma carga superficial positiva.

Quando a gota positiva pousa na bacia coletora à direita, ela carrega levemente a bacia e envia uma carga positiva através de um fio para o indutor à esquerda, tornando-o positivo. Agora o lado esquerdo está produzindo gotas de água negativas, que carregam ainda mais o indutor negativo à direita. O feedback positivo de ambos os lados aumenta até que haja potencial elétrico suficiente armazenado para forçar uma descarga – uma faísca que salta entre as bacias (ou dois terminais esféricos de cobre, como no vídeo).

Deixando de lado as questões científicas, o efeito colateral mais legal desta máquina acontece nos indutores. À medida que a carga aumenta, eles começam a atrair os íons opostos da água com tanta força que pequenas gotas de água saltam e orbitam o indutor, voando ao redor dele como mariposas em uma lâmpada.

1 Mercúrio em decomposição

Esta é a coisa mais estranha que você já viu hoje.

Profissionalmente, o tiocianato de mercúrio (II) tem poucas responsabilidades. É usado com moderação em algumas sínteses químicas e tem uma capacidade limitada de detectar cloreto na água. Mas por outro lado, é um exibicionista puro e desenfreado. Quando o tiocianato de mercúrio (II) se decompõe, forma nitreto de carbono e vapor de mercúrio, uma mistura terrivelmente tóxica. Nos anos 1800, foi vendido como fogos de artifício até que várias crianças morreram por comê-lo .

Mas sua reputação sobreviveu, e por boas razões. Não há nenhuma maneira especial de descrever o que está acontecendo neste vídeo, a não ser que o calor inicia a decomposição do mercúrio (II). Colocar uma chama no composto em pó inicia uma reação em cadeia que só termina em seus pesadelos. Aproveitar.

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