Ciência sob receita

(Quim) ─ Boa noite caros ouvintes, estamos no nosso programa piloto de “Ciência de rua”, e o tema de hoje é algo que tem andado nas bocas dos portugueses nos últimos dias: o TGV.

(Quim) ─ Mas antes de mais, vou explicar muito sucintamente como irá decorrer este nosso programa.

(Quim) ─ Todas as semanas, às sextas feiras pelas 21:30, estarei cá eu ─ o vosso moderador, o meu conterrâneo José Gouveia, ou como é mais conhecido ─ Tizé, e um convidado não residente, alternando todas as semanas, de acordo com a sua ligação profissional ou académica com o tema em discussão.

(Quim) ─ A duração do programa será entre 60 a 90 minutos, variando apenas de acordo com o interesse (que espero que seja sempre elevado) e o calor da discussão gerada.

(Quim) ─ E como se passa esta hora, hora e meia?

(Quim) ─ Bem…a minha função e a do Tizé, que tem aqui a sua primeira experiência de rádio e por isso está ao meu lado a suar em bica, mas cheio de vontade de começar, não é Tizé?

(Tizé) ─ Sim claro Quim! Vamos lá falar de comboios!

Durante uns microsegundos [Micro é um prefixo do sistema internacional de unidades, que se representa por µ, caracterizando um factor de 10^-6. Assim corresponde a 0,000001 segundos no exemplo descrito] Quim olhou para Tizé espantado com a sua reposta pronta e desinibida.

(Quim) ─ Muito bem! Como dizia, a nossa função no programa será a de fazer perguntas e comentários, no fundo, representando a sociedade civil nas conversas de ciência. Ciência esta, que muitas vezes se esquece ou tem dificuldades em transmitir a essa mesma sociedade, qual a sua importância, quais as suas realizações e sucessos.

(Quim) ─ Bem…mas agora o ouvinte deve estar a pensar “Quem são estes para estarem ali a representar a sociedade civil?”. E se pensa assim, pensa muito bem, porque apesar de sermos cidadãos que querem ser informados, não representamos toda a gente tampouco todas as opiniões, pelo que o nosso programa também será uma espécie de antena aberta. Assim sendo, se tem algo a dizer sobre o nosso tema, ligue-nos ou mande-nos um e-mail, que daremos espaço à sua opinião ou questão.

(Quim) ─ Como referi antes, tentaremos sempre ter aqui um terceiro convidado, e considerando o tema de hoje, temos connosco o Engenheiro mecânico Rodrigo Castro, que trabalha na área de transportes, para nos elucidar um pouco sobre os comboios.

(Quim) ─ Boa noite Rodrigo. Posso tratá-lo assim?

(Rodrigo) ─ Boa noite a ambos. Sim claro que sim, quando me convidaram e me explicaram o programa, não esperava formalismos.

(Tizé) ─ Boa noite. Oh Quim se me permitires, eu gostava de colocar já uma pergunta ao Rodrigo, porque há uma coisa que eu não percebi quando li sobre isto: porque raio é que temos de fazer novas linhas para termos o TGV? Não o podemos colocar nas linhas que já temos?

(Tizé) ─ Assim ficava mais barato, não?

(Rodrigo) ─ …risos… Sim é verdade! Mas a resposta a essa pergunta é simples e ao mesmo tempo não é!

(Rodrigo) ─ A questão é que o TGV é um tipo de comboio considerado de alta velocidade que para alcançar as velocidades de 320 km/h (quilómetros por hora), necessita de linhas ferroviárias de alta velocidade. Poderíamos até colocar o TGV nas nossas linhas de velocidade elevada, mas como é óbvio não poderia nunca circular a mais de 250 km/h.

(Quim) ─ Como o Tizé quis começar logo por essa questão, peço-te Rodrigo que nos expliques isso das diferenças entre linhas. Porquê os diferentes nomes?

(Rodrigo) ─ A razão é mesmo a velocidade. Ou seja, para que seja possível a circulação de um comboio como o TGV à sua velocidade máxima numa linha ferroviária, temos de considerar vários factores, como a impossibilidade da existência de intersecções de nível com tráfego rodoviário, a construção das curvas, visto que necessitam de ser muito menos acentuadas, a estabilidade da linha, sinalização, protecções laterais, entre outros. Se a linha ferroviária não corresponder a um sem número de características, o comboio não poderá circular a essas velocidades, tendo de circular a velocidades mais baixas.

(Tizé) ─ Desculpa Rodrigo, mas não respondeste à questão! Se queremos comboios novos em Portugal, temos de estar sempre a construir novas linhas?

(Rodrigo) ─ Então eu respondo à questão em concreto, para que não fiquem coisas por dizer. Existem linhas clássicas ou convencionais, linhas de velocidade elevada e linhas de alta velocidade, em que os limites de velocidade máxima estabelecidos para cada uma delas estão bem definidos. Para as linhas convencionais temos a velocidade máxima de 150 km/h, para as linhas de velocidade elevada 250 km/h, e para as linhas de alta velocidade, velocidades que excedem os 250 km/h, como é o caso do TGV.

Comboio TGV

(Rodrigo) ─ Quanto à tua questão Tizé, nós não temos de estar sempre a construir novas linhas. No caso do comboio Alfa Pendular por exemplo, não construímos novas linhas, melhorámos apenas as que tínhamos. Mas para o TGV, temos mesmo de construir as linhas LGV, caso contrário não fazia sentido, porque não conseguíamos atingir altas velocidades e seria o mesmo que com outros comboios que já temos.

(Quim) ─ Rodrigo, considerando que estamos numa espécie de programa de ciência, eu tenho que de colocar uma das questões centrais da ciência…

(Rodrigo) ─ Desculpa Quim, mas deixa-me dizer isto, já que estávamos a falar de linhas ferroviárias. Apesar de não se relacionar directamente com o TGV, um aspecto importante é que as linhas ferroviárias em Portugal possuem uma bitola ibérica, e não europeia.

(Tizé) ─ Uma bitola? Em comboios?

(Quim) ─ Rodrigo, o que o Tizé quer perguntar e eu também porque desconhecia esse termo, é o que isso significa.

(Rodrigo) ─ Bitola é o termo aplicado à distância entre carris. O que acontece é que  na península ibérica, existe uma distância diferente daquela que existe noutros países europeus.

(Tizé) ─ Mas então assim, os comboios não podem ir para os outros países!!!

(Rodrigo) ─ Mais ou menos!

(Tizé) ─ Mais ou menos não! Então? Não dá para mudar as rodas aos comboios, pois não?

(Quim) ─ O nosso Tizé está bastante empenhado no tema! Oh Tizé, também tens que deixar o Rodrigo responder!

(Tizé) ─ Sim, sim, claro. É que já há muitos anos que ando de comboio e não sabia nada disso. Oh Rodrigo desculpa, mas não me acontece muito frequentemente ter alguém que me explique as coisas que não sei e que aceite perguntas minhas.

(Rodrigo) ─ Tizé estou aqui para isso, no que puder e souber claro! Mas a verdade é que existem comboios de duplo eixo com intercambiador incluído. Ou seja, pode ser ajustada a distância entre eixos para se adequar à nossa bitola, e assim funcionar em Portugal e noutro país. Mas a verdade é que esta é uma solução mais dispendiosa, e países que possuem a bitola europeia, não produzem nem compram comboios de duplo eixo.

(Tizé) ─ Ok, já percebi a tua hesitação Rodrigo. Mas porque não mudamos a nossa bitola?

(Rodrigo) ─ Essa é uma questão muito complexa porque envolve investimentos avultadíssimos, e muito do material circulante construído em Portugal e para Portugal, está preparado para a nossa bitola. É uma opção que o país tem de estudar. Espanha por exemplo já tomou essa decisão e vai abandonar a bitola ibérica para passar para a bitola europeia.

(Quim) ─ Desculpa Tizé, mas pensando nos nossos ouvintes, tenho de continuar a pergunta que ia fazer há pouco ao Rodrigo, antes que nos desviemos mais. Como dizia, a ciência procura sempre uma resposta ou explicação dos fenómenos observáveis. Assim, relativamente ao TGV, o que o torna mais rápido do que os outro comboios? É algum tipo de tecnologia revolucionária?

(Rodrigo) ─ Quim, antes de responder deixa-me dizer que não sou especialista em comboios. O que sei é que não se trata de uma tecnologia revolucionária. Tal como um Ferrari não é uma tecnologia inovadora relativamente a um Opel. A diferença destes comboios é a sua motorização e desenho aerodinâmico. Através disso, e da construção da linha, conseguem atingir velocidades superiores aos outros comboios.

(Tizé) ─ A sério? Pensei que TGV fosse um novo tipo de tecnologia!

(Quim) ─ Pelo que li, e o Rodrigo deve confirmar o que vou dizer, TGV, é simplesmente uma designação francesa “Train à Grande Vitesse” que significa comboio de alta velocidade.

(Rodrigo) ─ Sim, exactamente. Tal como as linhas onde o TGV circula se podem designar de LGV, que significa Ligne à Grande Vitesse, que significa linha de alta velocidade.

(Quim) ─ Estamos já a ficar sem muito tempo, mas gostava ainda de pedir ao Rodrigo breves explicações acerca de outras soluções ferroviárias existentes como o Alfa Pendular e os comboios MAGLEV, sobre os quais encontrei referências enquanto preparava o programa.

(Tizé) ─ Desculpem estar a interromper de novo, mas já andei muitas vezes de Alfa pendular, e pelo que percebi daquilo que o Rodrigo disse, este deve ser um comboio igual aos regionais e intercidades, mas um bocadinho mais potente, não? Porque a velocidade não é assim tão diferente. Isso posso eu atestar!

(Quim) ─ Rodrigo… dou-te a palavra!

(Rodrigo) ─ …risos…A verdade Tizé, é que o Alfa Pendular utiliza realmente um tipo de tecnologia distinta. Mas também concordo que a diferença de tempo no mesmo percurso relativamente a outros comboios, como o intercidades, não é de grande relevância, alterando apenas o número de paragens que cada um dos comboios faz. Sendo o TGV, um comboio produzido na França, país ao qual temos de adquirir o sistema, o Alfa Pendular, é em si, uma tecnologia italiana.

(Rodrigo) ─ O Alfa é um comboio de velocidade elevada, e não de alta velocidade como o TGV, mas que utiliza um sistema tecnológico de pêndulo, e é daí que surge o nome de Alfa Pendular, permitindo ao comboio fazer curvas mais apertadas a maior velocidade, sem aumentar o desconforto dos passageiros. Se vocês ou os nossos ouvintes puderem observar um destes comboios a percorrer uma curva, verão como as carruagens de passageiros se inclinam, sem que os passageiros se apercebam disso.

Comboio Alfa Pendular

(Rodrigo) ─ O Alfa Pendular poderia teoricamente circular a velocidades médias mais elevadas, mas existem restrições à velocidade em determinados percursos das nossas linhas ferroviárias.

(Tizé) ─ Oh Quim, e o que era aquilo do MEGA LEVE, que falaste? Acho que já tinha visto referências a isso! São os comboios mais rápidos que há, não é?

(Quim) ─ Vamos deixar o nosso engenheiro responder a isso!

(Rodrigo) ─ Os MAGLEV e não MEGALEVE, da informação que possuo, resultam de uma tecnologia completamente diferente de todos os outros comboios. Eles utilizam fenómenos físicos relacionados com o electromagnetismo, e através disso conseguem…

(Tizé) ─ Desculpa se me estou a tornar chato, mas o que é electromagnetismo?

(Quim) ─ Oh Rodrigo, o Tizé colocou uma boa questão! Se calhar a maior parte dos nossos ouvintes, não estão familiarizados com o termo.

(Rodrigo) ─ Têm toda a razão. Mas como muitos temas na ciência, particularmente na física, este pode ser um pouco difícil de explicar resumidamente sem cometer incorrecções.

(Quim) ─ É verdade Rodrigo. Eu percebo essa dificuldade por experiência própria, já que para nos exprimirmos sobre um assunto e explicarmos um determinado conceito, geralmente temos de recuar e contextualizar sobre termos e fenómenos antecedentes.

(Rodrigo) ─ Exactamente. Mas muito brevemente, o electromagnetismo provém do inter-relacionamento que existe entre o campo eléctrico e o campo magnético. O electromagnetismo surge, historicamente como uma teoria unificadora entre o magnetismo e os fenómenos eléctricos. Esta relação foi observada pelo físico dinamarquês Hans Christian Øersted ao verificar que a agulha de uma bússola oscilava quando era colocado junto de um fio onde havia passagem de corrente eléctrica. Os campos magnéticos podem ser produzidos pela movimentação de cargas eléctricas.

(Tizé) ─ Imagino que os ouvintes me estejam a insultar…mas o que são campos eléctricos ou magnéticos? 

(Rodrigo) ─ Tizé, não é fácil …  por isso deixa-me tentar arranjar uma comparação para ver se percebes. Imagina… quando passamos por uma senhora perfumada, o seu perfume interage connosco sem que tenhamos a necessidade de lhe tocar, o cheiro é mais forte perto dela e diminui à medida que ela se afasta, dizemos por isso que o campo diminui. Da mesma forma, se uma carga eléctrica for colocada num ponto, outra carga a uma distância qualquer sente a primeira, isto é, sente o campo criado pela carga inicial.

(Rodrigo) ─ E que tem isto a ver com os comboios MAGLEV, perguntam vocês.

(Rodrigo) ─ Para o caso dos comboios MAGLEV, e tal como o seu nome indica (MAGnetic LEVitation) a inovação surge por ao se conseguir criar levitação magnética, isto é, da capacidade de colocar o comboio a deslocar-se “no ar”. Através da aplicação de uma potente corrente eléctrica às linhas onde os MAGLEV circulam, criar-se-á um electroíman e consequentemente campos magnéticos muito intensos, que provocam forças magnéticas de repulsão capazes de suportar o comboio. O resultado disto é que o comboio levita sobre a linha, nunca chegando a tocar fisicamente nela.

Comboio MAGLEV

(Tizé) ─ É o mesmo que acontece quando tentarmos juntar dois ímanes?

(Rodrigo) ─ Sim, aproximadamente. Geralmente quando falamos de ímanes, falamos de materiais com propriedades ferromagnéticas, que possuem um dipolo magnético ou seja, dois pólos magnéticos opostos. Se tentarmos unir os dois pólos semelhantes dos ímanes, experimentamos fenómenos de repulsão, se tentarmos unir pólos opostos, verificamos que se atraem.

(Rodrigo) ─ Mas estes materiais possuem pólos magnéticos constantes, ou seja, não necessitam de uma corrente eléctrica, para que haja indução de um campo magnético. No caso dos comboios MAGLEV, se não existir corrente eléctrica, o comboio não será capaz de levitar. Não mais existirá o fenómeno de repulsão, já que não é induzido um campo magnético.

(Quim) ─ Rodrigo, e agora a última questão, que já estamos a ultrapassar em muito o tempo do programa. Percebemos, como podem levitar estes comboios, mas como se movimentam para a frente ou para trás?

(Rodrigo) ─ A movimentação dá-se pela constante variação do sentido da corrente eléctrica, fazendo com que a polaridade do campo magnético induzido seja sistematicamente alterada. Deste modo, ao longo da linha, ocorre a alteração do campo magnético, que irá atrair a frente do comboio e repelir a sua traseira, sucessivamente, pelo que se produz movimento contínuo.

Movimentação comboio MAGLEV

(Tizé) ─ E é por causa disso que ele é tão rápido?

(Rodrigo) ─ Exactamente. Como não existe contacto directo do comboio com a linha, o atrito é muito reduzido, apesar de existir sempre o atrito do ar, mas devido a esse facto, conseguem atingir velocidades superiores a 500 km/h. Mas para bem da verdade, convém referir que o sistema de MAGLEV japonês é distinto do alemão, apesar de ambos se apoiarem nas propriedades dos campos electromagnéticos.

(Quim) ─ Caros ouvintes, não temos tempo para mais esta semana, mas voltamos para o próximo programa onde iremos tratar de outro tema …

(Tizé) – Vamos falar sobre cerveja, não é Quim?

(Quim) – É isso mesmo Tizé, por isso, caros ouvintes fica lançado o repto para a próxima semana.

(Tizé) – E como bons portugueses que todos somos, quem é que não gosta de cerveja?

…Risos…

(Quim) ─ E assim nos despedimos! Agradeço ao Rodrigo o tempo que despendeu gratuitamente para nos aturar.Ao Tizé, digo até para a semana, para que possa desassossegar o nosso próximo convidado também!

(Rodrigo) ─ O prazer foi meu, e ao Tizé tenho de dizer, que gostei muito das perguntas dele, e espero que continue sempre assim: ansioso por respostas!

(Tizé) ─ Eu é que agradeço, e devo dizer que isto da rádio até é muito engraçado. É pena os meus amigos da terra não conseguirem ouvir isto!

(Quim) ─ Podem sempre ir ao nosso website Tizé, onde podem ouvir em repetição o nosso programa, só tens de os convencer disso, mas pelo que conheço não prevejo facilidades…

(Tizé) ─ Depois de ouvirem, eles vão gostar, só não sabem disso ainda! …risos…

(Quim) ─  Se os nossos ouvintes gostaram ou acharam interessante o tema, podem ainda consultar alguns links que colocamos no website para acederem a mais informações, mas muitas outras fontes podem ser encontradas por vocês próprios. A informação anda por aí a alta velocidade…

(Rodrigo e Tizé) ─ …risos…

(Quim) ─  …só temos de a apanhar!

(Quim) ─ Hoje apesar de não termos tido nenhum contacto do exterior…

(Tizé) ─ Também hoje é o primeiro programa Quim!

(Quim) ─ Exactamente Tizé! Esperamos por todos vocês na próxima semana. Boa noite a todos!

Consultar http://science.howstuffworks.com/electromagnet.htm/printable (em inglês).

Consultar http://museu.fis.uc.pt/140.htm

Consultar http://pt.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo

Consultar http://science.howstuffworks.com/maglev-train.htm/printable (em inglês)

Consultar Fiolhais, M., Paiva, J., Ventura, G., Fiolhais, C., & Ferreira, A. J. (2008). 11F – Física e Química A (Física). Lisboa: Texto Editores.