A Câmera e o Aspirador de pó

Invenções Modernas

nestes dias de câmeras descartáveis, câmeras digitais e celulares com câmera, é difícil imaginar um tempo quando as pessoas não podiam gravar as suas memórias em cor com o premir de um botão. Antes de 1888, a fotografia era cara e o equipamento necessário era pesado. Mas então George Eastman desenvolveu filme em rolo e patenteou a primeira câmera Kodak portátil e portátil. A câmera veio pré-carregada com filme, e depois de tirar 100 exposições, o proprietário enviou toda a câmera para a Eastman Kodak Company, onde o filme foi removido e desenvolvido. A Kodak carregou um novo filme na câmera e Enviou as fotos e a câmera de volta ao proprietário. Em outras palavras, o slogan de Eastman ‘você pressiona o botão e nós fazemos o resto’ foi muito preciso!

uma câmera pode ser uma máquina muito complexa com mecanismos de foco, flashes e outros recursos, mas no seu mais básico precisa de apenas três elementos principais:

• lente. A luz é refletida de um objeto em todas as direções diferentes. Uma lente convexa dobra os raios de luz e os concentra para que convergam em um único ponto. Nesse ponto, uma “imagem real” invertida de cabeça para baixo do objeto é formada. (Você pode ver como uma lente focaliza a luz segurando uma sobre um pedaço de papel branco na frente de uma janela. A luz solar deve aparecer no papel como um pequeno feixe luminoso.) Para tirar uma foto, uma lente da câmera tem que focar a luz refletindo fora da cena na frente dela em uma pequena área em uma superfície sensível à luz.
• material sensível à luz. Em uma câmera, a lente concentra a luz em um ponto no filme. O filme é tratado com produtos químicos que sofrem uma reação química quando expostos à luz, registrando assim a imagem. Por ser sensível à luz, o filme deve ser desenvolvido em uma sala escura. O desenvolvimento envolve várias etapas e diferentes tipos de produtos químicos antes de obter uma imagem pronta para o seu álbum de recortes.
• obturador. Como o filme é altamente sensível à luz, ele será arruinado se for exposto à luz por muito tempo. O obturador é a parte da câmera entre a lente e o filme – ele controla quando e quanto tempo a luz pode chegar ao filme. Quando você tira uma foto, o obturador abre permitindo que a luz atinja o filme e fecha quase imediatamente. Quanto tempo o obturador permanece aberto (tempo de exposição) depende de quão sensível é o seu filme e quanta luz existe. Em dias ensolarados, o obturador precisará permanecer aberto por muito menos tempo do que à noite.

você pode estar se perguntando por que a imagem real está de cabeça para baixo e invertida. Isso ocorre porque a luz quicando na parte inferior de um objeto tem que ser dobrada para cima pela lente, e a luz do topo tem que ser dobrada para baixo. Eles se cruzarão, então, quando fizerem a imagem, ela ficará de cabeça para baixo. A mesma coisa acontece lado a lado, e é por isso que a imagem também é invertida.

o primeiro tipo de câmera foi chamado de camera obscura, que é latim para ‘dark room.”Consistia em uma sala escura com um pequeno buraco para a luz passar. O buraco agia como uma lente, porque só permitia que a luz entrasse como um único feixe estreito; este feixe produziu uma imagem invertida de objetos externos na parede oposta ao buraco. Como Aristóteles menciona esse tipo de câmera em seus escritos, sabemos que foi usado para ver o sol já em 300 aC! Eventualmente, a câmera obscura foi feita de uma caixa grande e tinha Lentes para virar a imagem do lado direito para cima. Os historiadores acreditam que artistas como Johannes Vermeer os usaram para ver uma imagem da cena que desejavam pintar.A câmera obscura realizou apenas metade do que uma câmera moderna faz – focou a luz refletindo de objetos em um único feixe estreito que produziu uma imagem real dos objetos. Mas isso só produziu a imagem; não a registrou. Não foi até o início do século 19 que os cientistas desenvolveram placas sensíveis à luz que poderiam receber a imagem. E os primeiros métodos não foram muito eficientes-imagens fotográficas foram o resultado de 8 horas ou mais de exposição à luz. Eventualmente, um francês chamado Daguerre inventou o daguerreótipo – um processo de fotografar em placas de metal. O tempo de exposição foi consideravelmente mais curto-cerca de 10 a 20 minutos – mas ainda tempo suficiente para explicar por que as pessoas não tentaram sorrir nessas fotos antigas! Através dos esforços de várias pessoas diferentes, o tempo de exposição foi reduzido para apenas alguns segundos, até meados de 1800. Quando Eastman descobriu como reverter o filme para que ele caiba em uma câmara na mão, a fotografia tornou-se disponível para as massas, e as câmeras foram imprescindíveis desde então!

a Tecnologia da câmera continua a avançar. As câmeras digitais de hoje eliminam completamente o filme. A luz é focada em um semicondutor que a registra eletronicamente, em vez de quimicamente como o filme. Em seguida, os impulsos eletrônicos são convertidos em 1s e 0s de linguagem de computador, produzindo uma imagem composta de pequenos pontos coloridos, ou pixels. Essas imagens podem ser facilmente alteradas, redimensionadas, enviadas por e-mail ou carregadas em sites.

quer fazer sua própria câmera obscura? Também é chamado de câmera pinhole, e você pode fazer um com este projeto de ciência.

Aspirador de pó

Imagine querer aspirar seus tapetes nos primeiros anos do século XX. Você teria que chamar um serviço de aspiração porta-a-porta, que enviaria uma enorme Máquina puxada por cavalos para sua casa. As mangueiras seriam alimentadas através de suas janelas, presas ao vácuo movido a gasolina do lado de fora na rua. Não é muito conveniente, certo? E quando o primeiro vácuo elétrico portátil foi inventado em 1905, pesava 92 Libras…também não é muito conveniente!

os aspiradores sofreram muitas modificações ao longo dos anos, passando de Varredores de carpete simples a máquinas de sucção elétrica de alta potência. O aspirador como o conhecemos foi inventado por James Murray Spangler em 1907. Ele usou um velho motor de ventilador para criar sucção e uma fronha em uma alça de vassoura para o filtro. Ele patenteou sua “vassoura de sucção”, mas logo depois disso, William H. Hoover comprou sua patente e começou a Hoover Company para fabricar os aspiradores de pó. O teste gratuito de dez dias da Hoover e as vendas porta a Porta Logo colocaram aspiradores de pó em casas em todo o país. Ao longo dos anos, Hoover adicionou componentes (como a ‘barra de batedor’) para desalojar a sujeira no tapete para que o vácuo pudesse sugá-lo.Os aspiradores de pó funcionam por causa do princípio de Bernoulli, que afirma que, à medida que a velocidade do ar aumenta, a pressão diminui. O ar sempre fluirá de uma área de alta pressão para uma área de baixa pressão, para tentar equilibrar a pressão. Um aspirador de pó tem uma porta de entrada onde o ar entra e uma porta de escape onde o ar sai. Um ventilador dentro do vácuo força o ar em direção à porta de escape em alta velocidade, o que reduz a pressão do ar dentro, de acordo com o princípio de Bernoulli. Isso cria sucção – o ar de alta pressão de fora do vácuo entra pela porta de entrada para substituir o ar de baixa pressão. O ar que entra carrega consigo sujeira e poeira do tapete. Essa sujeira fica presa no saco de filtro, mas o ar passa direto pelo saco e sai do escapamento. Quando a bolsa está cheia de sujeira, o ar diminui, aumentando a pressão. Isso reduz o poder de sucção do seu vácuo, e é por isso que ele não funcionará tão bem quando a bolsa estiver cheia.

faça um aspirador de pó

um aspirador de pó é capaz de sugar a sujeira do tapete porque o ar de alta pressão do lado de fora flui em direção ao ar de baixa pressão no interior. Em um vácuo elétrico, um ventilador faz com que o ar dentro do vácuo se mova rapidamente, o que reduz a pressão do ar, causando sucção. O ar de alta pressão de fora do vácuo é sugado para substituir o ar de baixa pressão, trazendo sujeira e poeira com ele para ser pego no saco de filtro.

neste projeto, você pode fazer um aspirador de bomba manual que altera a pressão do ar dentro dele e cria Sucção Usando um pistão em vez de um ventilador. Siga o procedimento para fazer o seu vácuo, em seguida, leia a explicação de como ele funciona! Um adulto precisará ajudar com o corte.

o Que Você Precisa:

• 2-litro garrafa plástica de refrigerante
• bola de Ping-pong
• lâmina de Barbear, cortador de caixa, ou tesoura afiada
• Fita
• Thread
• Papel
• Tecido de papel

o Que Fazer:

1. Corte o fundo da garrafa de refrigerante cerca de 1/3 do caminho para cima da base. Agora corte uma fenda em um lado do terço inferior da garrafa – isso permitirá que você a deslize dentro da parte superior da garrafa para que ela possa atuar como um pistão.

2. Corte uma tira de papel 6’x3′ e dobre-a ao meio longitudinalmente para obter força extra. Cole cada extremidade desta Tira No fundo da garrafa para fazer uma alça para o seu pistão.

3. Na parte superior da garrafa, corte um orifício de 3/4 de polegada a cerca de 1-1/2 polegadas abaixo do pescoço. Este buraco levará ao saco de filtro.

4. Faça um saco de filtro para o seu vácuo com um pedaço de papel de seda de 6’x4′. Dobre o retângulo de papel ao meio e prenda as laterais para fazer um saco. Tape isso sobre o buraco que você fez perto do gargalo da garrafa.

5. Cole uma extremidade do fio na bola de pingue-pongue. Coloque a bola na parte superior da garrafa. Alimente a extremidade livre do fio pela boca da garrafa e prenda-a na parte externa da garrafa para que a bola de pingue-pongue fique um pouco abaixo do pescoço.

como é que esta engenhoca que acabaste de fazer funciona? Empurre a parte inferior da garrafa para a parte superior e puxe-a para trás bruscamente. Isso diminui a pressão do ar dentro da garrafa, porque agora há um espaço maior para a mesma quantidade de ar. O ar de baixa pressão dentro da garrafa cria sucção, puxando o ar de alta pressão do lado de fora pela boca. Agora empurre o pistão de volta; isso comprime o ar e aumenta a pressão, então o ar flui de volta para fora da garrafa. A bola de pingue-pongue funciona como uma válvula – quando você empurra o pistão, ela força a bola no gargalo da garrafa para que o ar saia pelo orifício com o saco de filtro, em vez de sair pela boca.

Agora coloque seu vácuo para trabalhar! Tente sugar migalhas de pão ou pequenas bolas de papel. Quando você puxa o pistão para fora, eles serão sugados para dentro da garrafa e, quando você empurra o pistão, eles serão forçados a entrar no saco de filtro.

Experimente para descobrir a melhor maneira de usar o vácuo da garrafa. Funciona melhor bombear o pistão rapidamente? Você deve puxar o pistão mais rápido do que empurrá-lo? Você pode pensar em ideias para melhorar o design e a eficiência do seu vácuo? Dê-lhes uma tentativa!

a invenção do forno de microondas

às vezes as pessoas inventam coisas porque estão tentando-elas têm uma ideia e experimentam maneiras de realizá-la. Outras vezes, as invenções acontecem sem que ninguém as planeje; foi assim que o forno de microondas foi inventado.Durante a Segunda Guerra Mundial, vários cientistas trabalharam na melhoria dos sistemas de radar para aviões. Esses sistemas precisavam de magnetrons-tubos de vácuo que geram ondas de rádio de alta frequência – e eles precisavam de muitos deles. Mas por causa de sua complexidade, eles só poderiam ser fabricados a uma taxa de menos de 20 por dia. Então Percy Spencer, funcionário da Raytheon Company, elaborou uma maneira de simplificar o magnetron e aumentar a produção. Graças às suas inovações, a produção saltou para 2.600 magnetrons por dia, ajudando muito o esforço de guerra.Pouco depois do fim da guerra, Spencer acidentalmente descobriu outro uso para magnetrons. Ele estava continuando a pesquisa de radar em um laboratório Raytheon, e como ele estava na frente de um magnetron ele percebeu que a barra de chocolate em seu bolso estava derretendo. Sua curiosidade ganhou vida e ele rapidamente testou o efeito do magnetron na pipoca não estalada. Quando os grãos explodiram, ele sabia que estava realmente em alguma coisa!

os magnetrons emitiam energia na forma de ondas de rádio de alta frequência, chamadas microondas. (Aprenda sobre ondas de rádio e radiação eletromagnética em nosso artigo sobre energia.) Nessa frequência, as microondas passam por vidro, cerâmica e plástico, mas são absorvidas por água, gorduras e açúcares. Essa absorção de energia “excita” os átomos e a comida aquece.Spencer e Raytheon começaram a desenvolver o forno de microondas e, em 1947, produziram a primeira versão comercial. Custou US $5.000, pesava 750 libras e tinha 5’6′ de altura. Não só isso, mas usou um sistema de água-refrigerante que exigia encanamento extra para ser instalado onde quer que o microondas fosse usado. Como você pode imaginar, não foi um sucesso instantâneo.

o sucesso pode não ter sido instantâneo, mas neste caso era inevitável. O desenvolvimento contínuo e os avanços tecnológicos eventualmente produziram as pequenas e eficientes microondas que temos hoje em quase todas as casas da América. E tudo começou com um acidente pegajoso e pegajoso!

Saiba Mais!
leia sobre Alexander Graham Bell, Thomas Edison e os irmãos Wright, além de fazer sua própria lâmpada! Encontre tudo isso em nossa primeira lição de Ciência de invenções modernas.