Física é Tudo: Medindo a velocidade da luz usando o microondas

Objetivo:

Medir a velocidade da luz com um forno de microondas.

Descrição:

Hoje em dia, quase toda cozinha de classe média tem um forno de micro-ondas. Vamos usar um desses fornos para medir a velocidade da luz. Na verdade, medimos o comprimento de onda da radiação do forno e daí achamos a velocidade. Não é bem a luz visível, mas é uma onda eletromagnética.

Use um forno sem rotação e sem espelho giratório. Parece receita culinária: pegue uma travessa de vidro pirex e ponha nela uma camada de uns dois centímetros de margarina, marchemelo ou cobertura de sorvete. Serve qualquer material comestível pastoso. Coloque nas microondas em calor baixo. A pasta começa a derreter onde o calor é mais intenso. Quando estiver derretido em alguns pontos, retire a travessa do forno.

Observe que a massa tem pontos derretidos. Meça as distâncias entre vários pontos contíguos e calcule a média desses valores. Deve dar um número próximo de 10 a 15 centímetros. Esse valor é o comprimento de onda L da radiação de micro-ondas do forno.

Obtenha o valor da freqüência da micro-onda do forno. Em geral, esse valor está escrito atrás do forno ou embaixo dele. Se não, deve estar no Manual de Instruções. Um valor usual é 2450 megahertz.

Pronto. Temos a freqüência f e medimos o comprimento de onda L. Para saber a velocidade da onda eletromagnética basta multiplicar os dois: c = f L. Fazendo a medida com algum cuidado é possível obter um valor com erro menor que 5%.

Depois você pode servir o material com cobertura de chocolate.

Análise:

A distância entre dois máximos consecutivos de uma onda é o que chamamos de comprimento de onda. A freqüência indica quantos desses máximos passam por unidade de tempo. Podemos determinar a velocidade da onda (c), pois ela é o produto da freqüência ( f ) pelo comprimento de onda ( L ), isto é: c = f . L. Se você usou a freqüência em Hertz e o comprimento de onda em centímetros, a velocidade será dada em centímetros por segundo. Converta esse valor em quilômetros por segundo como é usual para a velocidade da luz.

Material:

Forno de micro-ondas.

Travessa de vidro pirex.

Material comestível pastoso: pode ser marchemelo, pirê de batatas, cobertura de sorvete, etc. Experimente e escolha o mais adequado.

Régua graduada.

Dicas:

O essencial é ensinar ao seu público que a micro-onda é prima da luz visível: só não vemos micro-ondas porque nossos olhos não são sensíveis a elas. Mas, como toda onda eletromagnética, tem a mesma velocidade da luz que queremos medir.

Junte essa experiência com outra onde usamos um aparelho de TV. Nesse caso, o comprimento de onda é ainda maior, na ordem de alguns metros.

Essa interessante experiência foi sugerida por Robert H. Stauffer, Jr., na revista The Physics Teacher de Abril de 1997, página 231.