Você sabe usar o micro-ondas? E esse macarrão frio?

Imagine esta situação: Você chegou tarde em casa, depois de um dia intenso de trabalho, com fome e sem vontade de cozinhar. Abre a geladeira e vê aquele macarrão que sobrou do dia anterior, “vai ser isso”. Joga no micro-ondas, e pra piorar o seu dia o macarrão ainda está gelado em algumas partes e queimado em outras… Por que isto acontece? Venha entender e aprender como usar mais adequadamente esse aparelho e nunca mais comer macarrão frio!

Como funciona um micro-ondas

Funcionamento de um micro-ondas, as ondas são emitidas em direção a uma hélice que as espalha dentro da caixa, fazendo com que as moléculas de água se aqueçam. (Fonte: YouTube – An easy to understand explanation of how microwaves work – Business Insider)

O aparelho tem um princípio de funcionamento bem simples: Ele consiste de uma caixa metálica, onde ondas eletromagnéticas são emitidas e fazem as moléculas de água presentes nos alimentos vibrarem, de forma a aquecê-los. Estas ondas tem frequência na região de micro-ondas (dai o nome do aparelho), pois estas são as mais adequadas para aquecer água de maneira eficiente.

A carcaça metálica serve para que a radiação não escape o micro-ondas, pois seria perigosa para as pessoas. Isto acontece pois ela é uma “gaiola de Faraday“, isto é, um objeto fechado constituído de um material condutor; Quando um campo elétrico surge em uma gaiola de Faraday, as cargas elétricas em seu interior se organizam de forma a criar um campo oposto, não permitindo a passagem de radiação para o outro lado.

Representação das ondas estacionárias em um micro-ondas. Fonte: Notas de aula da disciplina F428 – Física Básica IV

Este fenômeno explica, por exemplo, porque um bom lugar para se abrigar em uma tempestade é em um carro, visto que ele é feito de metal e tem pneus de borracha, que é um material isolante elétrico.

Mas voltando ao funcionamento dos micro-ondas: Por que a comida fica gelada em alguns pontos? Bom, considerando a carcaça metálica, uma onda eletromagnética no interior do micro-ondas é completamente refletida, assim nas paredes do micro-ondas há um ponto de intensidade nula na onda, que geralmente chamamos de nó.

Essa onda refletida vai até a parede oposta do aparelho e é refletida novamente, gerando outro nó. Este processo de ida e volta, gera o que chamamos de “onda estacionária” pois as regiões de máximo e mínimo de intensidade estão fixas no espaço. Logo apenas algumas regiões do micro-ondas esquentam.

Mapa de calor em um micro-ondas obtido através de imageamento infravermelho, note que existem várias regiões quentes e frias espalhadas por todo o espaço. A imagem foi obtida aquecendo uma fina camada de água por 15 segundos em um aparalho com 800 watts de potência sem o prato giratório. (Figura retirada de: M. Vollmer 2004 Phys. Educ. 39 74. ” Physics of the microwave oven”)

E você deve estar pensando: “os engenheiros não pensaram nisso?”, e resposta é: sim! Não só pensaram, como propuseram uma solução, o prato giratório. Isto mesmo, aquele prato que faz sua comida girar não é apenas estético, mas tem uma finalidade muito importante!

Mas nada adianta se colocarmos a comida no centro do prato, pois a comida vai girar no mesmo lugar… Então como usar melhor o micro-ondas?

Estratégias para aproveitar melhor o aparelho micro-ondas

Uma estratégia bastante simples e muito efetiva é: coloque sua comida na borda do prato giratório. Feito isto, a comida irá se movimentar atravessando pontos de máximo e mínimo, sendo aquecida de maneira uniforme.

Caso seu recipiente seja muito grande para fazer isto, espalhe a comida para que não fique no centro, isto é, faça um buraco no macarrão para que ele fique mais nas bordas do prato. Esta dica tem o mesmo principio da anterior, fazer a comida se mover no espaço interno do aparelho,

Você já sabia destas dicas? Como usa seu micro-ondas? Teste da próxima vez para não queimar sua lasanha!

Tópico extra: medindo a velocidade da luz usando um micro-ondas

Já que estamos falando de micro-ondas e ondas estacionárias, podemos aproveitar para falar de um experimento super bacana para medir a velocidade da luz que você pode fazer em casa!

Para tanto você precisa apenas de algumas fatias de pão de forma, margarina e um prato grande. Veja só como é simples:

Primeiro passamos margarina em várias fatias de pão e as colocamos de forma a cobrir o prato.

Se colocarmos este prato em cima do prato giratório e ligarmos o aparelho por alguns segundos, toda a manteiga derreterá, pois a rotação faz com que o calor se espalhe.

Vamos retirar o prato giratório, colocar o prato com os pães e ligar o micro-ondas por poucos segundos, o que deve acontecer? Veja na figura: Existem pontos onde a margarina derreteu e outros onde ela permanece no seu estado pastoso! Isto é devido as ondas estacionárias que discutimos neste texto, que geram pontos potência máxima e pontos de potência nula no espaço.

A distância entre dois destes pontos, representados pelos centros dos círculos formados é metade de um comprimento de onda. Considere agora a equação fundamental da ondulatória: A velocidade de uma onda (v) é o seu comprimento de onda (λ) multiplicado por sua frequência (f), ou em termos matemáticos:

O micro-ondas funciona com uma frequência fixa, que pode ser consultada no manual do seu aparelho. Assim usando esta expressão conseguimos o valor para a velocidade da luz! Este valor é aproximadamente 300.000 km/s, tente fazer este experimento e veja se chega em um resultado próximo!

Fonte do experimento e imagens desta sessão: Appliance Science Experiments: Mapping your microwave hot spots

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