Como você explicaria a forma da sombra?

Criado em 23/06/16 11h31 e atualizado em 23/06/16 12h00
Por Cantinho do Aprendizado - Hospital Infantil Sabará

Quem nunca se perguntou sobre a origem das sombras? Se tem uma coisa que nos intriga é olhar para o chão e ver nossa silhueta refletida. Bom, a resposta para essa pergunta é extremamente simples e sem muitos mistérios. Primeiro, é preciso entender o que é uma sombra. A sombra, basicamente falando, é um espaço escuro originado pela ausência de luz e criado pela presença de um obstáculo. A sombra ocupa um determinado espaço atrás de qualquer objeto que esteja bloqueando uma fonte de luz à sua frente. Conforme a origem do ponto de luz, ela pode mudar de posição, bem como mover-se.

Digamos que ela seja o nome que damos a ausência da luz, sendo formada toda vez que um corpo está entre a fonte de luz e um anteparo (muro ou parede, por exemplo). Se ficarmos em pé diante de qualquer foco de luz (Sol, lâmpada, vela), teremos, então, uma sombra refletida na direção oposta de sua origem. Como exemplos, temos corpos opacos, ou seja, aqueles que não permitem passagem de luz; e corpos meio transparentes, aqueles que permitem a passagem parcial de luz (como os cristais, vidros, janelas, gelo, plástico, etc.), a depender, naturalmente, de seu grau de opacidade.

A sombra pode ser gerada de tamanhos variados, o que dependerá da distância e do corpo que está bloqueando a fonte de luz. Quanto mais perto o objeto estiver da luz, mais autêntica será o formato de sua sombra; quanto mais longe da origem de luz, maior ela ficará. Sabe-se que existem dois tipos de sombras: a sombra própria e a sombra projetada. A sombra própria é quando ela é formada pelo objeto ou por algum efeito de luz sobre o objeto. Já a sombra projetada seria um objeto que entra em contato com a luz e a gera, sendo projetada em algum plano ou noutro objeto. Nesse caso, quanto maior for sua opacidade, maior será o bloqueio da passagem de luz e, portanto, mais nítida e vívida a sombra será.

Mas, por que elas surgem?

Como já dissemos, toda vez que houver um objeto bloqueando o caminho da fonte de luz, surgirá uma sombra. Como o objeto é denso e opaco a luz não consegue transpassa-lo e é por isso que a sombra se forma. Com isso, a palavra “sombra” pode ser definida como uma região destituída de luz, ou seja, que não existe luz. Se a luz for extensa – o mais comum – teremos regiões que não serão atingidas pelos raios (regiões de sombra) e regiões que são alcançadas pelos raios. As regiões que não forem atingidas pelos raios são então chamadas de penumbra. Isso é o que ocorre durante os eclipses, por exemplo. O eclipse do Sol acontece quando a Lua interpõe-se entre o Sol e a Terra. Nisso, o Sol fica eclipsado pela Lua e isso produz um fenômeno natural sobre a Terra, deixando algumas regiões do planeta em sombra.

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O que é sombra? O que é penumbra?

São evidências da propagação retilínea da luz e explicadas de forma simples e objetiva pela óptica geométrica, que é um ramo da física que estuda os fenômenos luminosos e suas aplicações.

O princípio da propagação retilínea da luz diz que em um meio homogêneo e transparente, como o ar, a luz se propaga em linha reta. Uma das consequências ou aplicações desse comportamento da luz é a formação de sombra e penumbra, que se dá quando a luz encontra em seu caminho um objeto opaco (todo objeto que não permite a propagação da luz através de si).

O que determinará a formação de sombra ou penumbra será o tipo de fonte de luz, que pode ser uma fonte pontual ou extensa, vamos distinguir os dois casos:

1º: Fonte pontual (fonte de luz com dimensões pequenas em relação ao que vai iluminar):

Na figura 1, temos uma fonte pontual F e uma esfera opaca E.

Uma fonte pontual F emite luz em todas as direções. A esfera opaca E não permite que a luz se propague e dessa forma os raios luminosos não atingem a região atrás da esfera. Essa região não iluminada é denominada sombra.

Observe que a fonte F é pequena quando comparada às dimensões da esfera E, por isso dizemos que ela é uma fonte pontual ou puntiforme.

Observando a figura, nota-se que sombra é uma região onde há ausência de luz e ocorre quando a fonte luminosa é pontual.

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2º Fonte extensa (fonte de luz com dimensões consideráveis em relação ao que vai iluminar):

Agora considere na figura 2 uma fonte de luz F extensa.

Com a fonte de luz extensa, pode-se observar na figura que existe uma região atrás do objeto opaco que recebe uma pequena intensidade de luz da fonte, não sendo totalmente escura, esta é denominada penumbra.

Logo, penumbra é uma região parcialmente iluminada e ocorre quando se tem uma fonte de luz extensa. Note que a fonte de luz e a esfera têm dimensões semelhantes e são quase do mesmo tamanho. Por isso, diz-se que a fonte é extensa.

Um fenômeno que se pode observar da Terra que tem origem através da formação da sombra e penumbra é o eclipse. O eclipse é um fenômeno que envolve o Sol, a Lua e a Terra, podendo se manifestar de duas formas, eclipse solar e eclipse lunar.

Eclipse Solar

No eclipse solar, a sombra e a penumbra da Lua são projetadas na superfície da Terra e isso dará origem ao eclipse, que pode ser total ou parcial. O eclipse será total para observadores que estiverem na região da sombra e parcial para observadores que estiverem na região de penumbra.

Eclipse Lunar

A luz solar quando tangencia a Terra faz com que uma sombra seja formada na parte de trás da Terra, denominada sombra da Terra. Quando a lua entra nessa região, os observadores na Terra não conseguem mais enxergá-la, dizemos então que ocorreu um eclipse lunar.

Por Nathan Augusto
​Graduado em Física

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