Hologramas e módulos | Rumo aos Estados Unidos Notícia publicada na revista Superinteressante (157) | Maio 2011 Trabalho realizado pelo grupo HoloRede da Escola Secundária Campos de Melo, Covilhã NOTICIA Poderá a holografia simplificar a determinação do módulo de Young de determinado material? Três estudantes da Covilhã descobriram que não. A ciência é mesmo assim: muitas vezes, é preciso encontrar becos para apontar a saída. Ficaram em quarto lugar na IV Mostra Nacional de Ciência, no ano passado, mas estão a caminho de Los Angeles para participarem, em Maio, na INTEL ISEF, a Feira Mundial de Projectos de Ciência. O André Fernandes, a Ana Luísa Rocha e a Vitória Esteves, da Escola Secundária Campos Melo (ESCM), na Covilhã, trabalharam sobre hologramas de transmissão e o módulo de Young, submetendo um cilindro de alumínio a pequenas deformações, tentando calcular o seu módulo de Young a partir das medições efectuadas nos hologramas. A professora Rosa Simões orientou o trabalho, mas foram os jovens que explicaram à SUPER o que é o módulo de Young, para que serviu o trabalho e, sobretudo, como este lhes permitiu “uma maior compreensão das exigências de uma investigação científica e da persistência que é requerida para alcançar uma conclusão”. Os jovens cientistas (todos frequentam agora o 12.º ano) pertencem ao Clube de Holografia, que funciona na ESCM há mais de dez anos. Todos frequentam o clube desde o oitavo ano e já tinham concorrido à iniciativa da Fundação da Juventude com outros trabalhos, em anos anteriores. Durante três semanas, aplicaram-se na elaboração do trabalho (a escola cedeu o espaço do laboratório de física e holografia para poderem trabalhar neste período extralectivo), mas reconhecem que “a sua realização pressupôs uma preparação prévia e um adquirir de experiência na área, uma vez que este não seria provavelmente um trabalho para iniciantes na holografia”. E não regateiam os elogios à professora: “Foi ela quem nos iniciou nesta área, fornecendo-nos as bases para um processo de evolução estratificado e coeso. Sem ela, nada disto teria sido possível.” Na investigação apresentada no ano passado, os jovens começaram por fazer hologramas de reflexão. Com esta técnica, exploraram o tratamento da cor, fazendo hologramas rainbow, e evoluíram para a exploração das aplicações da holografia de transmissão. Para grande orgulho da professora Rosa Simões, vão agora a caminho dos Estados Unidos, “mostrar a ciência que se faz ao nível do ensino secundário em Portugal”. Um problema de deformação Mas vamos por partes: como os alunos da Campos Melo explicaram, “o módulo de Young é uma grandeza física que permite quantificar a deformação elástica (deformações elásticas são as que ocorrem quando a deformação é pequena e reversível) de um corpo de determinado material quando sujeito a uma força compressora ou distensora; isto é, corpos de materiais diferentes respondem às forças de forma diferente”. A título de exemplo, adiantaram ser do senso comum que é bem mais fácil comprimir esferovite do que aço. “O módulo de Young serve para isso mesmo: quantificar e descrever a resistência de um material à deformação; quanto maior for o módulo de Young, maior será a resistência à deformação.” Quanto à holografia, trata-se de um ramo da óptica que permite a gravação de imagens em suporte físico: “Um holograma não é mais do que uma espécie de fotografia (embora, em termos de fenómenos físicos, seja substancialmente diferente) tridimensional, gravado com recurso a luz laser”, explicam. Existem vários tipos de hologramas, destacando-se duas grandes categorias: os hologramas de reflexão e os de transmissão: “Os hologramas de transmissão são aqueles em que a imagem é reconstruída quando a luz é transmitida de um lado para o outro de uma placa, e têm duas grandes características que os distinguem dos outros: são obrigatoriamente visualizados à luz laser, de modo a reconstruir uma imagem bem definida, e esta pode ser projectada num alvo.” A holografia interferométrica é o ramo desta ciência que permite realizar medições de translocações micrométricas (da ordem dos milésimos de milímetro) no objecto a ser holografado. Ou seja, os jovens holografaram o objecto uma vez, e, de seguida, sem mover a placa ou o objecto do sítio, submeteram-no a uma deformação muito pequena (da ordem dos micrómetros) e realizaram uma segunda exposição. “Quando reconstruímos a imagem, esta apareceu com umas franjas de interferência (alternância entre riscas claras e escuras) cuja medição permitiu fazer uma estimativa do tamanho real da deformação”, explicam. No trabalho que foi a concurso, os alunos contam que, em 1947, o físico Dennis Gabor desenvolveu uma nova técnica de registo de informação a que chamou de “holografia”. Com efeito, a palavra “holograma” deriva do grego holos (todo) e graphos (grafia, desenho). Assim, é mais simples entender o que distingue um holograma de uma fotografia. Nas fotografias a preto-e-branco, só era gravada a intensidade, ou a amplitude, com que uma onda proveniente do objecto visado atingia a emulsão fotográfica. Zonas mais claras do objecto reflectiam mais luz e zonas mais escuras reflectiam menos luz. O “contraste de cada um desses pontos registados na fotografia originava a imagem”, referem os alunos, adiantando: “Num holograma, toda a informação contida no feixe proveniente do objecto (toda a mensagem) é registada. Isto é, não se grava apenas a amplitude do feixe, mas também a sua fase.” Repetir e persistir E, afinal, qual é o interesse prático deste estudo? “A grande vantagem desta técnica seria podermos calcular o módulo de Young de um material sem ter de o sujeitar a forças extremas. Contudo, o valor obtido, muito distante daquele esperado, denota a inexactidão da técnica, tornando-a assim não-utilizável em termos práticos. Ainda assim, consideramo-la de interesse académico por relacionar vários conceitos das mais diversas áreas da física.” Por isso, no próprio trabalho a concurso, os três jovens consideram que, apesar de algumas “falhas”, a apreciação não foi “totalmente negativa”. E acentuam: “Na ciência, nem sempre os resultados são positivos, verificando-se, de facto, na maioria das vezes, o oposto. E este projecto mostrou-nos isso mesmo: que para chegarmos a uma conclusão temos de repetir muitos ensaios e persistir, especialmente quando o resultado não é o esperado.” E há mais coisas positivas, como o facto de o trabalho lhes ter facultado conhecimentos e experiências que, de outro modo, não teriam conseguido. Também o trabalho de grupo os enriqueceu, bem como a participação na Mostra Nacional de Ciência de 2010. E falam do “conhecimento de novos projectos e pessoas com os quais se estabeleceram novos laços de amizade que ainda duram, sendo por isso sempre uma experiência muito positiva”. Em Maio, o André e a Ana, que querem seguir, respectivamente, medicina e engenharia mecânica, e a Vitória, que recentemente decidiu tentar uma carreira ligada à dança, estarão na maior competição internacional de ciência pré-universitária do Mundo: “Com grandes expectativas, uma vez que nos encontraremos rodeados por génios da nossa geração, provavelmente muitas das pessoas que, nos próximos anos, contribuirão para o avanço científico e tecnológico mundial, para não mencionar a presença de prémios Nobel de diversas áreas.” M.M. Notícia original em: superinteressante.pt/index.php?option=com_content&view=article&id=610%3Ahologramas-e-modulos&catid=18%3Aartigos&Itemid=98
Posted on: Thu, 14 Nov 2013 16:49:30 +0000
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