Uma câmara fotográfica replica o funcionamento do olho humano? É biomimética?

Apesar do título ser longo e ter uma palavra pouco comum, o objetivo deste texto é ser o mais simples possível, relacionando o funcionamento de uma câmara fotográfica com o modo natural como “trabalha” o olho humano e adotamos alguns comportamento humanos inconsciente a esse funcionamento. Ou seja, a tese – que nem é muito original - aqui presente pretende demonstrar que se pode considerar uma câmara fotográfica como uma recriação do olho humano, logo um ato de biomimética.

A simplificação será a mais possível, pois facilmente se poderia cair em termos da ótica e biologia demasiado complicados. Então aqui vai.

lágrimas (1932) - Man Ray

Se deixarmos passar, através de um pequeno orifício luz para o interior de numa câmara escura, vinda do exterior, no local onde esse raio se projetar irá surgir uma cópia invertida da imagem exterior. Ou seja, isto é mais ou menos o principio base de funcionamento tradicional de uma “câmara escura” - um fenómeno ótico que acontece nas nossas câmaras fotográficas e nos nossos olhos. No caso das máquinas fotográficas essa projeção é registada em filme ou em sensor digital, o que permite posteriormente revelar fisicamente esse “registo de luz” – ou não significasse o termo fotografia “desenho de luz”. Para o olho humano, simplificando, o mecanismo é semelhante, com a projeção e ser lida e registada pelo cérebro humano através der impulso elétricos no nervo ótico.

Abordando as características das objetivas (ou lentes embora seja menos correto este termo, pois uma objetiva é normalmente composta por conjuntos de lentes) das máquinas fotográficas podemos encontrar justificações biológicas para alguns comportamentos humanos involuntários quando usamos os nossos olhos, pois o cristalino e a pupila funcionam mais ou menos como as objetivas. Por exemplo, é a dilatação da pupila que controla a entrada de luz para o interior do olho (a tal câmara escura), tão necessária para a adaptação às condições de luz natural que nos permite literalmente ver. Quando há pouca luminosidade a pupila dilata de modo a deixar entrar mais luz. O mesmo é válido para as objetivas, que têm vários tipos de abertura (normalmente as que permitem maiores aberturas, com melhores desempenhos em condições de pouca luz são as mais caras). É por isso que quando saímos de um local escuro para um outro espaço muito iluminado ficamos encadeados, conseguindo ver só passado algum tempo, somente quando a pupila se ajustou à abertura adequada para se construírem imagens.

No entanto, quanto maior for a abertura, tanto da pupila como da abertura do diafragma da objetiva, menor será a profundidade de campo - algo que se pode definir, simplificadamente, como definição em todos os planos nas várias distâncias: quanto maior a profundidade de campo maior a definição em todos os planos até uma determinada distância em profundidade de uma imagem. Assim, com aberturas pequenas conseguimos focar tanto o que está perto como o que está longe. É por isso que, inconscientemente, quando queremos ver melhor ao longe colocamos, tendencialmente, a mão sobre a testa a sombrear o olho, de modo a fazer diminuir o tamanho da pupila  e podermos focar o objeto lá longe (com uma maior profundidade de campo).

Muito mais haveria para falar entre a relação biomimética das câmaras fotográficas com o olho humano, mas o artigo vai longo. Quem sabe talvez num próximo.

Referências Bibliográficas

• Ang, Tom; 2009. "Manual de Fotografia Digital". Civilização Editora.
• Santos, Joel; 2010. "Fotografia - Luz, exposição, composição, equipamento". Centro Atlântico.
• Wikipédia, "Olho Humano", disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Olho_humano

Porque "fumam mal" hoje as chaminés?

Sempre que começa o Inverno, ou por vezes até o Outono, começam-se a acender em muitos dos lares portugueses lareiras. Por essa altura é comum também surgirem conversas, mais ou menos informais sobre essas mesmas lareiras, sedo já uma constatação habitual a noção generalizada de que: as lareiras de antigamente fumavam melhor, hoje constrói-se cada vez pior!”. Nada poderia ser mais falso!

Tempestade de Neve - William Turner

O senso comum leva, obviamente, a associar o problema de escoamento do fumo das atuais lareiras para o exterior dos edifícios à sua própria construção – da lareiras é claro. A associação é normal, no entanto o problema não é das lareiras em si, o problema é do edifício. Mais concretamente, o problema relaciona-se com a falta de ventilação natural dos edifícios de construção contemporânea, que advém da maior estanquidade e isolamentos dos materiais e técnicas construtivas que hoje se utilizam. Ou seja, o problema do fumo surgiu depois de se resolver o problema do mau isolamento dos edifícios mais antigos. Nos edifícios de construção mais antiga, porque tinham tantas frinchas e espaços vazios por onde entrava ar vindo de fora e devido à convecção, o ar-circulava naturalmente de dentro para fora e vice-versa. O ar ao longo dos edifícios, por razões de convexão, circula: entrando ar frio do exterior e saia o mesmo ar depois de aquecido pela chaminé. Ou seja, antigamente: criava-se ventilação natural direccionada que forçava o fumo a sair pela chaminé. Este fenómeno era tanto mais acentuado quando maior fosse o vento. Esses fenómenos podem ser chamados de "efeito de chaminé".
Apesar do isolamento dos edifícios ser benéfico do ponto de vista energético, mesmo que fumem mal as chaminés, isso fará com que tenhamos menos ventilação natural e que as renovações de ar possam não ser as suficientes para dispersar alguns maus odores e até gases nocivos e perigosos para a nossa saúde que se formam dentro dos edifícios.
Curiosamente, se pretendermos que as nossas chaminés de construção recente “fumem” melhor há que instalar sistemas de ventilação mecânica ou então deixar de isolar tantos as casas. Qualquer uma das soluções traz acrescimentos de consumo energético para manter uma determinada temperatura. Resta saber se a degradação do Ambiente – associada aos crescentes consumos energéticos e emissões poluentes correspondentes - vale mais que um ambiente interior com alguns gases perigosos e o desagradável e visível fumo?

Ficam as seguintes opções:
•    Acender a lareira, passar algum frio, não isolar a casa e deixar a chaminé "fumar bem";
•   Acender a lareira, evitar o frio, isolar a casa e ficar com fumo no interior e outros gases nocivos;
•    Acender a lareira, evitar o frio, insolar a casa e gastar energia a ventilar o fumo e outros gases perigosos para fora;
•    Acender a lareira com um recuperador de calor (que custará mais dinheiro e nos "afastará mais da chama"), evitar o frio e insolar a casa, sem esquecer outros gases perigosos;
•    Não acender lareira, isolar a casa, usar outras técnicas e fontes de calor (que tendencialmente gastam mais energia) e evitar o fumo, mas alguns gases perigosos ficam sempre lá.

Bem, confuso e complexo, até porque a solução ótima obriga a uns quantos cálculos e escolhas pessoais ou dependentes dos contextos… não obstante de habitualmente ser a última opção a melhor. No fundo, interessa é mesmo isolar a casa quanto baste (por exemplo, reguladores em fachadas e caixilharias que permitem controlar a entrada de ar) para garantir alguma ventilação natura para dispersar gases nocivos.  Já a fonte de aquecimento depende, por outro lado, de quanto estamos dispostos gastar com isso. Mas uma lareira é sempre uma lareira, afetivamente e emocionalmente as sensações que liberta são outras.

Será que, pensando em todo o trabalho e questões que levanta, vale sequer iniciar uma conversa sobre como fuma uma chaminé?

Nota: para mais informações sobre ventilação natural de edifícios fica a seguinte sugestão: "Ventilação Natural de Edifícios de Habitação" da autoria de João Carlos Viegas, numa edição do LNEC de 2002.

Estruturas de Madeira ou Aço - qual o material mais resistente ao fogo?

Quando pensamos em construir edifícios de madeira em Portugal é comum levantarem-se logo uma série de preocupações - algumas que noutros países parecem não existir. Pensa-se logo na sua durabilidade da madeira enquanto material de construção, mas pensa-se também no perigo de incêndio. Como associamos uma estrutura construída em madeira à lenha que queimamos nas nossas lareiras, o senso comum leva-nos a concluir que um edifício com estrutura em madeira resiste menos a um incêndio que as estruturas em elementos metálicos e de betão armado. Estas ideias podem estar muito longe da realidade, sendo que a física/química podem ajudar-nos a perceber os fenómenos associados aos incêndios em edifícios! Ora tomemos a as seguintes palavras em consideração.

Grande Incêndio de Londres - Autor desconhecido

Tal como em outros combustíveis sólidos, quando a combustão se inicia nos elementos de madeira esta decompõe-se em gases que alimentam as chamas. São as chamas que vão aquecer a madeira ainda não atingida e promover a libertação de mais gases inflamáveis. Isto continuamente até desaparecer o combustível que é a própria madeira. No entanto, ao contrário de outros materiais como o aço, a madeira tem baixa condutibilidade térmica. Esta propriedade dificulta a elevação da temperatura em zonas contíguas às que se encontram em combustão. Mas é devido à camada carbonizada (que tem cerca de 1/6 da já diminuta condutibilidade térmica da madeira maciça), que se produz quando um elemento de madeira arde, que se obtém uma extraordinária e improvável resistência destas estruturas ao fogo. A camada carbonizada impede a transmissão de calor para o interior dos elementos de madeira,  atenuando a propagação do fogo. Assim garante-se durante muito mais tempo a estabilidade estrutural dos elementos em madeira durante a deflagração de um incêndio. Seguramente que todos já vimos florestas que arderam e onde as árvores se mantiveram de pé, tendo sido apenas chamuscadas e ardido exteriormente. 

Então, veja-se como são afectadas e qual o comportamento dos matérias mais tradicionais  considerando a sua resistência ao fogo. Durante um incêndio, as temperaturas atingem mais do que 1000°C. Entretanto, o aço, a 500°C, já perdeu 80% de sua resistência, enquanto o betão começa já a perder resistência a partir dos 800°C. A madeira, mesmo a altas temperaturas, conserva durante algum tempo uma secção residual bem significativa que se mantêm a temperaturas baixas, mesmo a pequena distância da zona em combustão, e que conserva as propriedades físicas inalteradas. No entanto, quer o betão quer o aço podem receber tratamentos que lhe confiram propriedades de resistência ao fogo tão ou melhores que as da madeira. 

Agora que o Inverno se avizinha e que as lareira começam a queimar as primeiras madeiras, será caso para podermos constatar como algumas peças de madeira demoram horas e até mesmo dias a serem consumidas pelo fogo. Se pensarmos que esse tempo todo, caso façamos a extrapolação para um edifício, pode ser fundamental para evacuarmos os utilizadores de um determinado edifício aquando dum incêndio, podemos dizer que as estruturas de madeira podem ter, mais até que as de betão armado e metálicas correntes, grande resistência ao fogo – sendo que a resistência ao fogo se afere tendo em conta o tempo que a estrutura se mantêm estável.


Fontes: Projecto de Estruturas de Madeira - Amorim Faria e João Negrão; Apontamentos teóricos da disciplina de “Estruturas de Alvenaria e madeiras” de 2008 do curso de Engenharia Civil ministrado na ESTG - IPL