Física do ensino fundamental · Grades 1–9
3Luz e sombras
Apague a lâmpada de um cômodo sem janela: tudo some. Acenda de novo: o cômodo volta. Para enxergar é preciso luz. E onde há luz, também há sombras — o seu fiel gêmeo escuro acompanha você em toda calçada ensolarada. Vamos descobrir de onde vem a luz e como as sombras se formam.
3.1 De onde vem a luz
Definição 3.1 (Fontes de luz)
Uma fonte de luz é uma coisa que fabrica a própria luz: o Sol, uma lâmpada, a chama de uma vela, um vaga-lume. Todo o resto — um livro, uma bola, as paredes, você — não fabrica luz nenhuma: só enxergamos essas coisas quando a luz de uma fonte cai sobre elas.
Exemplo 3.2 (São fontes ou não?)
O Sol, uma lanterna, um palito de fósforo aceso e a tela da televisão fabricam luz: são fontes. A Lua, um espelho e uma parede branca podem parecer muito brilhantes, mas não fabricam luz nenhuma — só devolvem a luz que chega até eles. Apague a lâmpada e o espelho mais brilhante fica escuro.
Exemplo 3.3 (Experimente: o cômodo escuro)
De noite, feche as venezianas ou as cortinas de um cômodo, apague todas as lâmpadas e espere enquanto conta devagar até . O que você vê? No começo, quase nada — sem fonte, não há luz para enxergar. Depois abra uma frestinha da porta: uma fatia fininha de luz já basta para trazer de volta mesas, cadeiras e brinquedos.
Observação 3.4 (Nunca olhe para o Sol)
O Sol é, de longe, a fonte de luz mais forte que encontramos. Nunca olhe direto para ele, nem por um instante, e nunca através de um binóculo ou de uma lupa: a luz dele é tão forte que pode machucar os seus olhos para sempre. O Sol é para ser aproveitado de lado — pela luz que ele joga sobre todo o resto.
3.2 Como as sombras se formam
Definição 3.5 (Sombra)
Uma sombra é a mancha escura que aparece atrás de uma coisa que barra a luz. A luz não atravessa o seu corpo, então atrás de você o chão não recebe a luz do Sol: aquela mancha escura no seu formato é a sua sombra.
Método 3.6 (Fazer uma sombra bem nítida)
- Deixe o cômodo escuro — as sombras se escondem quando a luz vem de todos os lados;
- acenda uma lâmpada ou lanterna;
- segure um brinquedo entre a lâmpada e a parede;
- olhe para a parede: lá está a sombra, do lado do brinquedo oposto à lâmpada.
Aproxime o brinquedo da lâmpada: a sombra fica enorme. Aproxime-o da parede: a sombra encolhe até ficar do tamanho de verdade do brinquedo.
Exemplo 3.7 (Experimente: bichos de sombra)
Com a lâmpada do Método 3.6, ponha as mãos na luz no lugar do brinquedo: dois dedos levantados viram orelhas de coelho, os dois polegares cruzados viram um pássaro voando. A parede mostra o formato que as suas mãos recortaram da luz — uma sombra sempre guarda o formato do obstáculo, visto de onde está a lâmpada.
Observação 3.8 (Uma sombra não é uma coisa)
Você não consegue pegar uma sombra, dobrá-la nem guardá-la numa caixa. Uma sombra não é feita de nada: ela é um lugar onde falta luz. É por isso que ela some no instante em que a lâmpada apaga — não há nada ali para ficar para trás.
3.3 As sombras obedecem à luz
Exemplo 3.9 (De que lado fica a sombra?)
De manhã, o Sol fica de um lado de você e a sua sombra se deita do outro lado. Fique de frente para o Sol: a sua sombra se esconde atrás de você. Vire as costas para o Sol: a sua sombra se estica lá na frente. A sombra fica sempre exatamente do lado oposto ao da fonte.
Exemplo 3.10 (Experimente: giz em volta de uma sombra)
Numa manhã de sol, fique paradinho no pátio enquanto um colega desenha com giz um contorno em volta da sua sombra. Volte depois do almoço e fique no mesmo lugar: a sua sombra saiu do contorno de giz e mudou de comprimento! O Sol mudou de lugar no céu — e a sombra obedeceu. O próximo capítulo acompanha o Sol ao longo de um dia inteiro.
3.4 Exercícios
Exercício 3.1 ★
Separe em fontes de luz e não fontes: a chama de uma vela; a Lua; um vaga-lume; um espelho; uma lanterna; uma parede branca.
Solução
Solução de Exercício 3.1.
Fontes: a chama da vela, o vaga-lume, a lanterna. Não fontes: a Lua, o espelho, a parede branca — eles só devolvem a luz que cai sobre eles.
Exercício 3.2 ★
Por que não se enxerga absolutamente nada num cômodo fechado, sem janela e sem lâmpada? O que está faltando?
Exercício 3.3 ★
Diga as três coisas necessárias para fazer uma sombra na parede e coloque-as na ordem certa ao longo de uma linha.
Solução
Solução de Exercício 3.3.
Uma fonte de luz, um obstáculo e uma parede (ou tela, ou o chão) — nessa ordem, ao longo de uma linha reta: a fonte acende, o obstáculo barra, a parede mostra a mancha escura.
Exercício 3.4 ★
O Sol está à sua esquerda. De que lado fica a sua sombra? Você dá meia-volta — onde ela está agora?
Exercício 3.5 ★
Usando o Método 3.6, faça a sombra do mesmo brinquedo ficar primeiro enorme e depois pequena. O que você mexeu de lugar, e para que lado?
Exercício 3.6 ★
Dá para pegar uma sombra e pôr no bolso? Explique o que uma sombra é de verdade, usando a Observação 3.8.
Exercício 3.7 ★
Por que nunca se deve olhar direto para o Sol, se olhar para uma lâmpada só ofusca a gente um pouquinho?
Solução
Solução de Exercício 3.7.
O Sol é uma fonte muito mais forte do que qualquer lâmpada: a luz dele é tão forte que pode machucar os olhos para sempre, e não apenas ofuscá-los por um instante.
Exercício 3.8 ★
Ao meio-dia o Sol fica alto; no fim da tarde ele fica baixo. Quando a sua sombra é mais comprida? Desenhe as duas sombras de uma árvore, uma para cada momento.
Exercício 3.9 ★★
Mia diz: “A minha sombra estava na minha frente e, depois que eu dei meia-volta, ficou atrás de mim — então a sombra girou junto comigo.” Sam diz que a sombra não se mexeu nem um pouquinho. Pense no Exemplo 3.9: quem está certo, e por que pareceu que a sombra girou?