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Transcrição de vídeo

R12 Eu acredito que você já tenha feito a experiência de esfregar fortemente um balão contra o seu cabelo, e, depois, o seu cabelo se arrepia quando o balão está nas proximidades dele. Se você não fez, eu sugiro que faça e que você tenha uma vida mais divertida. Mas, de qualquer forma, o que será que acontece entre o balão e o cabelo? Há uma troca de cargas: um fica mais positivo, outro fica mais negativo, e assim vai, não é? E o que acontece ao um ficar mais positivo, o outro ficar mais negativo (portanto, eles se atraírem) e o seu cabelo ficar arrepiado é o que chamamos de efeito triboelétrico. A humanidade estuda há bastante tempo o efeito triboelétrico, não necessariamente usando balões e cabelos, mas outros objetos também, e verificando a atração que existe ou as modificações que existem em certas circunstâncias. E muitos cientistas, ou pessoas simplesmente com o pensamento científico, têm procurado entender exatamente o que acontece nestas circunstâncias. Felizmente, hoje, depois de muito estudo, já temos condições de entender e explicar bem o que acontece, e nós estamos em torno do tema da carga. É este tema que explica e estuda o que exatamente acontece ao esfregar o balão e o seu cabelo ficar arrepiado. Observa-se no mundo que uma propriedade que existe nas coisas é a carga. Existe a carga positiva (e é um nome arbitrário, poderia ter outro nome qualquer) e também existe a carga oposta, ou a carga negativa. Em vez de carga positiva e carga negativa, poderíamos chamar de carga cor-de-rosa e carga verde, ou carga... qualquer nome... você entendeu bem a ideia. E, quando uma carga positiva está próxima de uma carga negativa, quando uma coisa tem carga positiva e outra negativa, elas se atraem. Por outro lado, se você tiver duas cargas de mesmo sinal (por exemplo, duas cargas positivas), elas se repelem, da mesma forma que aconteceria com duas cargas negativas. Duas cargas negativas também se repelem. Portanto, cargas de sinais opostos se atraem, sofrem atração, e cargas de sinais iguais sofrem repulsão. Se você colocar uma carga positiva em frente a outra carga positiva, elas vão acelerar para distante uma da outra. Estas coisas aparecem em muitas situações. E falando de carga, por exemplo, você está habituado a falar em carregar o seu celular por exemplo. Isto aparece. E os nomes dados como positivo/negativo são nomes arbitrários (poderiam ser outros nomes quaisquer). E, se nós formos a outro nível, a um nível atômico, nós poderíamos ver onde as cargas estão acontecendo. No nível atômico, no núcleo, nós vamos encontrar prótons (vou desenhar dois aqui) e nêutrons (vou desenhar dois nêutrons aqui). Os prótons têm cargas que chamamos positivas. Elas poderiam não ser chamadas de positivas. Eles não vêm com um sinal de "mais" tatuado neles. A carga poderia ser chamada de carga vermelha ou qualquer outra coisa. E costumeiramente nós temos em torno do núcleo os elétrons. Os elétrons têm muito menos massa do que os prótons e os nêutrons. Aliás, massa é algo bastante interessante. Nós estamos acostumados a tratar da massa no nosso dia a dia, como a massa das coisas que nós compramos ou algo que nós podemos pegar. Mas massa é simplesmente propriedade dos objetos, das coisas. Mas voltando ao assunto dos átomos. Em torno do núcleo, nós temos girando os elétrons. Orbitando ali, temos os elétrons. Os elétrons têm a carga chamada negativa, e o que é interessante é que esta análise do nível atômico nos permite explicar o que acontece no efeito triboelétrico. Na situação do balão e do cabelo, ao esfregar o balão no cabelo, devido às características dos materiais do cabelo e do balão, o balão rouba alguns elétrons do seu cabelo, alguns muitos elétrons dos seus cabelos. Já que os elétrons têm a carga chamada negativa, então o balão, por ter elétrons sobrando, ele vai ficar mais negativamente carregado. Por outro lado, o seu cabelo vai ficar mais positivamente carregado, porque falta carga negativa, sobrando então carga positiva. Lembre-se: cargas de sinais opostos se atraem. Já que cargas de sinais opostos se atraem, estando o balão negativamente mais carregado e o seu cabelo positivamente carregado, eles vão se atrair. E o cabelo, que é muito leve, muito fino, vai se levantar em direção ao material do balão por causa da atração entre as cargas elétricas. Observe também que ainda existem elétrons nos seus cabelos. Eles não perderam todos os elétrons. Isto não faz sentido. Mas o que acontece é que justamente a carga negativa do balão vai repelir a carga negativa que ainda está por ali nos seus cabelos, e a carga positiva vai ficar mais próxima da carga negativa do balão, então a força de atração vai ser suficiente para espetar todos os seus bonitos cabelos. Ok, nós já estamos aqui explicando algumas coisas sobre este fenômeno estudado. Mas nós somos cientistas, estamos observando o Universo, estamos compreendendo como algumas coisas podem se atrair como neste exemplo. Como o raio e o trovão podem acontecer também. Mas o que também nos preocupa e queremos saber é o quanto isto acontece, como quantificar isto tudo. Queremos poder quantificar, por exemplo, aquele choque elétrico que você leva após esfregar os seus sapatos contra o carpete. É isto o que nós queremos verificar agora. Para quantificar estas ideias, vamos usar este modelo atômico (muito simplesmente representado aqui), e, para servir de referência, nós vamos usar uma carga elétrica chamada "e", que é a carga do próton. O próton tem uma carga e nós vamos chamar esta carga de "e" (carga do próton). E para o elétron? O elétron tem uma massa muito, muito, muito menor do que a do próton. Em um átomo praticamente toda a massa está no núcleo com os prótons e os nêutrons, e o elétron tem uma massa muito menor. Mas o elétron tem uma carga de mesma intensidade do próton. Entretanto, é oposta. É a carga que nós vamos chamar, então, de carga negativa. E vamos dizer que a carga do elétron é "-e" (ou "-1e" se você estiver usando "e" como unidade de medida). "-e" então é a carga do elétron. E o nêutron? O nêutron recebe este nome justamente por não possuir carga elétrica. Ele é neutro. O nêutron não tem carga elétrica (nem positiva, nem negativa). Mas, saindo da escala atômica, em um modelo maior, a unidade de carga elétrica que nós costumamos usar é o coulomb. A unidade de medida chamada coulomb é atribuída (ou em homenagem) ao Charles Augustin de Coulomb, um cientista do século XVII. O nome dele, por ser Coulomb, deu origem à unidade de medida de carga elétrica. Ao escrever Coulomb como o nome da pessoa é claro que eu escrevo com C maiúsculo, mas, ao tratar da unidade de medida, eu escrevo com "c" minúsculo o nome da unidade. E a unidade de medida coulomb é representada pela letra C (maiúscula). E quanto vale 1 coulomb? 1 coulomb equivale aproximadamente a 6,24 vezes 10¹⁸ "e". Ou seja, a magnitude de 1 coulomb é 6,24 vezes 10¹⁸ a carga de um próton, ou de um elétron, independente do sinal da carga. E se eu quiser saber a carga do elétron ou do próton em termos de coulomb? Quantos coulomb é a carga de um próton? Basta eu inverter este número. E, ao inverter este número, eu vou chegar que o "e" vale aproximadamente 1,60 vezes 10⁻¹⁹ coulomb. Uma pergunta que deve talvez fazer parte da sua investigação é: como esta carga sabe que esta é negativa e elas devem se atrair se não existe um fio comunicando as duas por exemplo? Isto é um estudo um pouco mais avançado. Talvez quem olhar para a mecânica quântica ache argumentos para isto. Mas, neste momento, este fundamento (e é algo misterioso isto tudo) ajuda a explicar bastante o que na vida real, no dia a dia, acontece em brincadeiras como esfregar o balão no cabelo ou então quando tomamos um choque eletrostático. A carga elétrica é uma propriedade da matéria, uma propriedade fundamental da matéria, e que nós vamos estudar em um nível bastante aprofundado. Nós vamos encontrar bastante informação abstrata e que merece atenção mais para frente. Até o próximo vídeo!