Gaiola das Cabeçudas

Foucault, Sivuca, dança do Aa, Maurice Béjart, Fernando Pessoa, Kant, Guimarães Rosa, Rodin, Einstein, Machado de Assis, Aleijadinho, Proust, Picasso, Dali.

Darwin Deez – Constellations

Amanhã, 28 de setembro, será o 30 aniversário do primeiro episódio da série “Cosmos”, de Carl Sagan. No aquecimento, um clipe de Darwin Deez repleto de referências bem-humoradas à obra.

Condicionamento Pavloviano

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Não entendeu? Saiba mais sobre o condicionamento reflexo. [via haha.nu]

Black Sabbath: “Iron Man” a meio milhão de Volts

Mais uma performance do grupo ArcAttack. Tudo real: todo o som que você escuta é produzido pelo zumbido modulado de centenas de milhares de volts cruzando o ar.

Entenda a Bobina de Tesla musical (alto-falante iônico), e confira o Tema de Doctor Who com Bobinas de Tesla.

Ciência aplicada aos vampiros da saga “Crepúsculo”?

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“Eu finalmente li ‘Crepúsculo’”, confessou Kay Holt em “I like a little Science in my Fiction” (“Eu gosto de um pouco de Ciência em minha Ficção”). “E depois de horas de pesquisa na rede, encontrei uma solução a um grande problema que tinha com a história. E sei por que os vampiros brilham!”.

Holt começa com um fato: a maior parte dos “vampiros” na natureza, aqueles que se alimentam de sangue, os hematófagos, são insetos. Sim, insetos. “Vampiros devem ser insetos gigantes altamente evoluídos”, brinca, e leva a comparação bem além.

“Como muitos sugadores de sangue reais, vampiros devem se alimentar antes de se reproduzir. Contudo, ao contrário do mundo natural, vampiros parecem se reproduzir inteiramente por transferência horizontal de genes”. Isto é, não transmitem material genético a um filho, verticalmente, mas diretamente a um indivíduo, mesmo uma espécie diferente com a qual não tem relação de ascendência. E faz referência a uma pesquisa recente indicando que um inseto hematófago, um reles “Barbeiro” (Rhodinus prolixus) seria capaz de transmitir material genético a um mamífero. Longe de ser uma reprodução completa, mas se a forma de reprodução dos vampiros de Stephenie Meyer se dá por algum processo envolvendo material genético, seria uma transferência horizontal de genes. Parecida com a de um bicho barbeiro.

O indivíduo, ou a vítima, passaria então por uma metamorfose. Similar à de uma largarta transformando-se em uma borboleta. “De acordo com Crepúsculo, o processo leva dias e é incrivelmente doloroso, o que é coerente dado que a vítima passa por histólise e histogênese completa sem o estágio de pupa, muito menos sem anestesia geral”, nota Holt, que ainda faz referência a outra pesquisa recente sugerindo que mariposas ou borboletas podem se lembrar do que “aprenderam” quando lagartas.

Para completar a interpretação dos vampiros da saga como insetos, Holt lembra que teriam sangue frio, como insetos; com uma pele pétrea, cristalina, como a carapaça, o exoesqueleto de insetos; e finalmente habilidades sobre-humanas, enquanto insetos são alguns dos animais relativamente mais fortes, rápidos, de visão aguçada ou resistentes a viver no planeta.

E qual tipo de insetos eles seriam?

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“Borboletas! Vampiros, como borboletas, estão cobertos de minúsculas escamas iridescentes”, o que explicaria seu brilho ao sol, reluzindo um arco-íris de cores.

Edward Cullen, um inseto hematófago gigante altamente evoluído para parecer um ser humano perfeito, dotado de super-poderes e uma pele cristalina com escamas iridescentes. Uma borboleta.

Há um motivo pelo qual “Crepúsculo” não é ficção científica, mas a brincadeira de Holt – que não é nada além de uma brincadeira, sem a pretensão de ser analisada rigorosamente a fundo – já foi indicada como “possivelmente a melhor viagem de fantasia de todos os tempos” pelo blog BoingBoing.

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[Confira o texto original, em inglês: I know why the vampire sparkles!. Imagem da borboleta do New Forest Observatory. A ideia de insetos gigantes mimetizando traços humanos em verdade já foi tema de uma série de ficção, a série de filmes de terror, “Mimic” (1997), com baratas gigantes aterrorizando o metrô de Nova Iorque e outros cantos do planeta. Provavelmente não Forks.]

Ciência na Copa do Mundo: Troféu, Vuvuzelas, HD e Sorte

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Milhões de brasileiros torcem para que em vinte dias a seleção levante o troféu da Copa. Dourado, erguido duas vezes por nosso time – até o tricampeonato, erguemos, e levamos para casa, a taça Jules Rimet – o troféu tem 36 centímetros de altura e pesa pouco mais de seis quilos, feito de “ouro maciço 18 quilates”, segundo a FIFA.

Há uma mentira no parágrafo acima, você pode descobrir qual é?

Não é a torcida, não é nosso penta. São as dimensões, o peso, a composição do troféu que tanto almejamos para o hexa. Eles simplesmente não batem. Aqui entra ciência, e ciência simples de ensino médio que pode denunciar o que seria uma grande fraude. Vamos lá, para estimar o peso do troféu, sendo este maciço de acordo com a FIFA, basta saber seu volume e a densidade do ouro 18 quilates.

pic90Ouro 18 quilates pesa ao redor de 16 gramas por centímetro cúbico, é sua densidade. Estimar o volume exato do troféu é algo mais complicado, mas podemos fazer uma estimativa com base na fotografia acima: são 600 pixels de altura, 230 no ponto mais largo e 100 pixels mais estreito. Como vacas esféricas, suponha que seja um troféu cilíndrico com 600 pixels de altura por 150 de largura, isto é, quatro vezes mais alto do que largo. Como a FIFA informa que o troféu tem 36 centímetros de altura, o cilindro equivalente para estimar o seu volume teria 9 centímetros de diâmetro.

Com isso obtemos um volume ao redor de 2.290 centímetros cúbicos. Lembrando que cada centímetro cúbico do ouro usado no troféu pesa por volta de 16 gramas, basta multiplicar os valores para estimar o peso do troféu. Resultado: mais de 36kg. Mais de seis vezes o peso informado pela FIFA, e um valor de fato muito grande, parece pouco provável que Cafú estivesse erguendo mais de 30kg acima de sua cabeça com tanta facilidade.

O peso indicado pela FIFA parece ser verdadeiro, então alguma das outras informações não deve estar correta. Mesmo que o volume do troféu fosse estimado pela sua menor largura, que é seis vezes menor que sua altura, ainda teríamos um volume superior a 1.000 centímetros cúbicos, ou 16 kg. Os números não batem, não têm como bater. Seria um troféu de bijuteria?

Como o professor Martin Poliakoff nota, a resposta pode ser simples. O troféu é em verdade oco. Esta explicação faz muito sentido, e significaria que a FIFA não mente em nenhum de seus números sobre a composição, dimensões e peso. Nem mesmo quando informa que o troféu é de “ouro maciço” estaria mentindo, porque em verdade a FIFA informa em inglês que é de “solid gold”, que embora traduzido comumente como “ouro maciço”, pode significar em inglês apenas que é feito de uma só substância, de uma só liga de metal. É de fato sólido, só não é maciço. A FIFA não mente, mas deixa todos presumirem que a Copa do Mundo é um belo troféu de ouro maciço quando, embora de fato belo, deve ter ar em seu interior.

É uma Copa do troféu oco. A ciência demonstra, embora a FIFA não admita, nem à BBC. Só dizem que o troféu é “solid”, não informam que seja oco.

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Neste campeonato mundial, a ciência também se envolve com as Vuvuzelas. O scibling Igor Zolnerkevic do Universo Físico publicou um excelente post: Vuvuzelas, aprenda a amá-las sem ficar surdo. Para estimar a frequência do som fundamental das Vuvuzelas, o professor Dulcídio do Física na Veia também trabalhou com vacas esféricas, e com física estimou a vuvuzela como um cilindro de 68 centímetros, obtendo o primeiro harmônico de 250Hz, muito próximo do valor de fato medido e ao qual as vuvzelas são afinadas (pois elas são afinadas, embora irritantes, o que explica por que vuvuzelas soam todas igualmente irritantes). O Igor explica melhor as sutilezas de uma vuvuzela, incluindo como se pode filtrar as frequências específicas para que os jogos pela TV fiquem livres de vuvuzelas.

O problema de filtrar a frequência das vuvuzelas, contudo, é que a voz humana também se sobrepõe ao redor das mesmas frequências, principalmente no primeiro harmônico, justamente o fundamental. O espectrograma abaixo mostra como a vuvuzela se sobrepõe à voz do narrador, e por mais que alguns não apreciem um conhecido narrador esportivo, assistir a uma partida sem narração não deve ser uma experiência muito divertida.

Vuvuzela

Ao final, e porque as próprias emissoras já processam o áudio dos jogos, reforçando a narração e abafando as vuvuzelas do estádio, pode-se sim remover a frequência das vuvuzelas sem afetar muito a narração, que soa apenas um pouco estranha. Só há mais um problema: caso se escute tempo suficiente ao som com a frequência filtrada, seu ouvido se adapta e… você passa a escutar novamente as vuvuzelas abafadas, e talvez especialmente as vuvuzelas ao vivo em sua sala e vizinhança. Nosso sistema auditivo é algo fabuloso, não?

Um nexo complementar antes de pular ao próximo: filtrar as vuvuzelas e a adaptação de nosso ouvido têm relação com a compressão MP3, uma tecnologia que revolucionou a música. E um dos mais importantes truques que permitem que o formato de arquivo MP3 reduza o tamanho de arquivos de som é similar ao filtro da vuvuzela, mas enquanto calar as vuvuzelas afeta o som da voz humana como o percebemos, o MP3 comprime e remove justamente a gama de frequências sonoras que nosso sistema auditivo não processa muito bem de toda forma. É a psicoacústica. Deixando de lado os sons que não escutaríamos bem, ao contrário
das vuvuzelas, arquivos MP3 soam quase idênticos a gravações integrais do som, a uma fração do tamanho.

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Falando em compressão digital, esta Copa também é aquela em que como nunca se promovem transmissões em alta definição, e a curiosa ironia é que, como notou a Folha, “quem assiste ao Mundial com sinal HD via satélite escuta o grito de gol do vizinho muito antes; quanto melhor a recepção, maior é o ‘delay’”. A imagem analógica cheia de fantasmas pode chegar até 15 segundos antes que aquela digital límpida em que se vêem os detalhes da bola. A culpa é, entre outros, da mesma compressão digital.

A imagem em alta definição envolve um volume tão grande de informação que é simplesmente impossível que seja transmitida sem alguma forma de compressão, mesmo no curto trajeto entre o decodificador e a TV. E toda forma de compressão envolverá alguma espécie de “delay”, para que um determinado volume de informações seja acumulado (nos infames “buffers”) para ser então processado e comprimido. Por certo que estes pacotes não duram 15 segundos, podem ser em verdade muito rápidos, mas um sinal de alta definição vindo de outro continente provavelmente será comprimido e descomprimido mais de uma vez, passando por diferentes redes, incluindo, via satélite.

O curioso é que mesmo o sinal analógico também possui um “delay”, afinal, mesmo a velocidade da luz não é instantânea. Leva pouco mais de um décimo de segundo para dar a volta ao mundo – rápido, mas não instantâneo. A “via satélite”, contudo, é um caminho muito mais longo do que uma volta ao mundo! Satélites de comunicação em órbita geoestacionária se encontram a aproximadamente 36.000km de altitude (de fato, em órbita), e um sinal leva um quarto de segundo para chegar até lá e retornar a outro ponto da superfície. Menos rápido, e bem menos instantâneo. Um hipotético cabo de TV ligando diretamente a África do Sul ao Brasil permitiria gritar “Gol!” frações de segundo antes que todos os outros mesmo em suas TVs analógicas via satélite.

Volume de cilindros e densidade do ouro, vuvuzelas e psicoacústica, compressão digital e órbitas geoestácionarias é apenas algo da ciência e tecnologia presentes em todos os aspectos de nossas vidas, por trás de cada torcida, de cada “fóóóóm”. E a ciência, em especial a matemática estatística, pode fornecer mesmo uma revelação inacreditável sobre a Copa do Mundo.

250_0_KEEP_RATIO_SCALE_CENTER_FFFFFF Todos presumem que a seleção campeã de uma Copa seja merecidamente a melhor seleção. Mas pense um pouco sobre isso: como podemos estar seguros de que a seleção campeã era mesmo a melhor de todas, 32 no total, quando joga apenas sete partidas rumo ao troféu? Sendo que pode empatar ou mesmo perder em jogos durante as três primeiras partidas nos grupos? Qualquer um pode entender que, para assegurar que uma seleção é a melhor de todas, deveria jogar pelo menos uma vez contra todas as outras 31 seleções. Provavelmente mais.

Pesquisadores norte-americanos do Los Alamos National Lab, Eli Ben-Naim e Nick Hengartner mostram que o número de partidas necessário para garantir que a melhor equipe ganhe um campeonato é realmente muito, muito maior. Algo em torno do número de equipes elevado ao cubo, o que no caso da Copa do Mundo significariam 32.768 partidas (ao invés de meras 64). Cada seleção precisaria jogar em torno de 1.000 partidas, ao invés de sete.

Mais de 32 mil jogos, mil para cada seleção. Apenas isso asseguraria matematicamente com margem de erro desprezível que a melhor seleção se sagre vencedora de um campeonato. A diferença destes números aos números da Copa (64 e 7, respectivamente) mostra o quanto a Copa do Mundo e a seleção campeã dependem do acaso.

Ao final, que erga um troféu de ouro sólido, mas oco, pode não ser tão inapropriado assim. Não é apenas a FIFA que não diz toda a história ao falar de seu troféu, a seleção campeã, mesmo uma pentacampeã, também não irá fazer questão de dizer que ganhar depende tanto de habilidade quanto da sorte.

Boa sorte, Brasil!

Entendendo o Diagrama de Venn

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Dificilmente poderia ser mais claro. Até porque os diagramas de Venn foram criados em 1880 pelo lógico inglês John Venn para representar mais claramente relações entre conjuntos. Você pode ler o interessante artigo de Andrzej Solecki para entender mais sobre o Diagrama de Venn.

Isso, claro, depois de rir com a imagem acima. [via Neatorama, é o design para uma camiseta]

Tema de Doctor Who com Bobinas de Tesla

A banda ArcAttack em uma performance com a música tema do seriado inglês Doctor Who, “tocada” através de descargas elétricas liberadas por bobinas de Tesla, atingindo o artista usando um traje de Faraday. Dr. Who, Tesla e Faraday? É uma concentração absurda de poder enerdético por centímetro cúbico.

Rapidamente, alguns nexos: o tema de Dr. Who foi uma das primeiras músicas sintetizadas de sucesso, é música eletrônica composta por Ron Grainer e concretizada por Delia Derbyshire na BBC, recortando e colando pedaços de fita magnética, em 1963!

Bobinas de Tesla foram inventadas, claro, por Nikola Tesla, ninguém menos que o gênio visionários que concebeu e concretizou sozinho todo o sistema moderno de geração e transmissão de energia elétrica por corrente alternada. Suas bobinas foram e são também importantes nas primeiras transmissões de rádio (que, a rigor, ele também inventou), e na apresentação geram descargas elétricas que aquecem o ar e provocam o zumbido, que pode ser modulado para produzir os diferentes tons da música.

Finalmente, o traje de Faraday é uma referência à gaiola de Michael Faraday, outra figura fantástica da história da ciência. Em uma tempestade, você pode se abrigar no interior de um carro seguro porque a eletricidade passará no exterior do metal. Da mesma forma, o traje metálico protege o artista de ArcAttack.

O próprio Tesla chegou a brincar com descargas elétricas sem usar nenhum traje, mas Tesla era um ser sobre-humano, ele não conta*. [via Geeks Are Sexy]

Nikola Tesla

*O que é uma brincadeira, claro. Nem mesmo Tesla resistiria às descargas que podem ser vistas no vídeo. Podemos sim suportar descargas elétricas porque em alta voltagem elas tendem a percorrer a superfície da pele, mas há um limite fisiológico, relacionado principalmente à intensidade da corrente.

“My name is Darwin, not Darlose!”

Dana Carvey is "DARWIN"

“DARWIN: Primeiro veio o Sherlock Holmes cheio de ação, agora temos Darwin cheio de ação. Do novo show ‘Spoof’ de Dana Carvey e Spike Ferestein”.

Ataque dos salgadinhos gigantes

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O que um Cheetos gigante, insetos afogados, cavalos explodindo, cabeças decepadas e JBS Haldane têm em comum? É física, é matemática, é biologia em mais uma série de nexos para nosso blog.

Em mais um lançamento para o mercado americano destinado ao futuro de Wall-E, a Frito-Lay começou a vender o Giant Cheetos, que como o nome diz, é um salgadinho gigante, do tamanho de uma pequena bola de golfe. “O dobro do tamanho, o dobro do sabor”. Ou não.

Eis que um blog fabuloso que leio, mas destinado a adultos primariamente do sexo masculino pela exibição de imagens de indivíduos do sexo feminino com poucas ou nenhuma vestimenta, vulgo mulher pelada, Greenshines [link para maiores de 18 anos!], publica um excelente texto lembrando que em uma primeira análise a propaganda da junk food é enganosa.

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Dobre o tamanho de um objeto tridimensional, e o que você dobrará será a rigor apenas o tamanho. A área de superfície do objeto irá quadruplicar, seu volume crescerá oito vezes. Para isso, basta lembrar da geometria: dobre o lado l de um cubo para 2l, e a área de sua superfície aumentará o quadrado desta duplicação, ou quatro vezes, enquanto o volume aumentará ao cubo, oito vezes.

O dobro do tamanho, quatro vezes a superfície, oito vezes o volume. Como isso afeta o sabor?

Uma análise preliminar de um Cheetos, evidenciada tanto pela degustação quanto pelo fato de que costumamos lamber os dedos todos melecados, mostra que o sabor do salgadinho está principalmente no tempero que recobre sua superfície. O interior tem consistência e mesmo sabor de isopor. Nunca comi isopor, e espero que você também, mas podemos imaginar qual seja o gosto de isopor.

Seja como for, concluímos: Dobre o tamanho, e você multiplicará por quatro vezes a superfície coberta com o tempero, mas por oito o volume de isopor insípido. O resultado? A metade do sabor. “Giant Cheetos, o dobro do tamanho com a metade do sabor pelo mesmo preço!” não parece um slogan de muito sucesso.

Israel de Greenshines diz ter experimentado a novidade e confirma que o gosto, a textura e tudo o mais seriam terríveis, mas este autor por sua vez cogita que a Frito-Lay deva entender algo de física, ou pelo menos, possa ter testado a novidade antes de lançá-la e talvez tenha compensado a diluição do sabor seja aumentando a concentração do sabor na superfície – há alguns relatos de que o salgadinho gigante parece sim mais salgado, e é vendido também na versão picante – seja também modificando algo da fórmula da massa no interior.

Física e matemática, “é impossível comer um só”.

 

Insetos afogados, Cavalos explodindo

Não são apenas empresas de salgadinhos que enfrentam problemas para encontrar o tamanho certo de suas guloseimas de isopor condimentado. Estes pequenos detalhes geométricos que sustentam toda a física do mundo em que vivemos não escapam a ninguém, nem mesmo do próprio Universo, da própria natureza.

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Em 1926, o biólogo JBS Haldane, escreveu um ensaio fabuloso e pioneiro lembrando da relação simples da geometria com as implicações bem mais complexas no mundo da biologia. Em “On Being the Right Size”, ou algo como “Sobre ter o Tamanho Certo”, Haldane lamentou como “as diferenças mais óbvias entre diferentes animais são as diferenças de tamanho, mas por alguma razão os zoologistas prestaram pouca atenção a elas. Em um longo livro sobre zoologia à minha frente não encontro indicação de que a águia é maior que o pardal, ou que o hipopótamo é maior que a lebre, embora alguns comentários de má vontade sejam feitos a respeito no caso do rato e da baleia”. É um ensaio imperdível, alguém deveria traduzi-lo ao português.

Haldane continua: “No entanto é fácil mostrar que uma lebre não poderia ser tão grande quanto um hipopótamo ou uma baleia tão pequena quanto um peixinho. Uma vez que para cada tipo de animal há um tamanho mais conveniente, e uma grande mudança em tamanho inevitavelmente leva a uma mudança na forma”.

O biólogo então lembra da geometria, e como um homem gigante com 18 metros de altura, isto é, dez vezes o tamanho médio de um homem, teria contudo um peso mil vezes maior – dez elevado ao cubo. Uma seção transversal de seus ossos, contudo, teria apenas cem vezes a superfície, o que significa que deverá suportar dez vezes mais peso por centímetro quadrado. “Como um fêmur quebra quando submetido a dez vezes o peso humano, [o gigante] quebraria seus ossos toda vez que desse um passo. Esta é sem dúvida a razão pela qual estava sentado na ilustração de que me lembro”.

Ele vai além nas implicações das diferenças de tamanho. “A gravidade, mero incômodo [ao homem comum], era um terror [ao gigante]. Ao camundongo e qualquer animal menor, não representa praticamente nenhum perigo. Você pode jogar um camundongo do topo de uma mina profunda, e quando ele chegar ao fundo ele se sacudirá e sairá andando, contanto que o chão seja razoavelmente macio. Uma ratazana é morta, um homem acaba quebrado, um cavalo explode. Isto ocorre porque a resistência apresentada pelo movimento do ar é  proporcional à superfície do objeto em movimento”.

“Um inseto, assim, não tem medo da gravidade, ele pode cair sem perigo, e pode escalar ao teto sem qualquer problema. (…) Mas há uma força que é tão formidável ao inseto quanto a gravidade é a um mamífera. Ela é a tensão superficial. Um homem saindo de um banho carrega consigo um fino filme de água com frações de milímetro de espessura. Ele pesa ao redor de meio quilograma. Um rato molhado precisa carregar seu próprio peso em água. Uma mosca molhada precisa levantar várias vezes seu próprio peso, e como todos sabem, uma mosca uma vez molhada em água ou qualquer outro líquido está em uma posição muito séria”.

 

Democracia e Cabeças Decepadas

O
ensaio segue abordando questões de circulação sanguínea em animais maiores, absorção de oxigênio em plantas e ao final, o que o torna ainda mais fabuloso, termina em dois parágrafos sobre como “assim como há o melhor tamanho para cada animal, também há para cada instituição humana”. A democracia grega funcionava para grupos pequenos, e a invenção do governo representativo tornou uma grande nação democrática possível. “Com o desenvolvimento da mídia em massa tornou-se novamente possível a cada cidadão ouvir as visões políticas de seus oradores representativos, e o futuro pode ver o retorno do estado nacional da forma grega de democracia”, especula Haldane. Um ensaio, relembrando, publicado há quase um século.

Dos salgadinhos gigantes com gosto de isopor a humanos gigantes, cavalos explodindo e insetos afogados, há ainda outro nexo que não poderia faltar. Quer ver o próprio Haldane em um filme?

Confira “Experimentos na Ressuscitação de Organismos”. Sim, esse é o título do filme que trata exatamente do que descreve: experimentos soviéticos para manter vivas cabeças de cachorro decepadas. A apresentação e narração é do bom e velho JBS Haldane.

Lembre disso no próximo Cheetos.

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