Matemática

Michael Faraday

Quando se fala em ciência experimental, o nome de Faraday é sempre lembrado como de um dos maiores experimentadores da história da ciência. Mas quem foi este cientista e quais suas principais contribuições científicas?

Michael Faraday nasceu em 22 de setembro de 1791, em Newington Butts, Surrey, em Londres. Seus pais, James Faraday e Margaret Hastwell, já tinham dois filhos, Elizabeth e Robert e enfrentavam dificuldades financeiras para proporcionar boa formação educacional para os filhos. Quando Faraday estava com cinco anos a família se mudou para Londres e o salário de James, que trabalhava como ferreiro, mal dava para sustentar a todos. A situação financeira da família se agravou quando James faleceu em 1809, vítima de uma doença, provocando também uma precoce inserção de Faraday no mundo do trabalho.

Aos 13 anos, Faraday havia aprendido somente o necessário para ler, escrever e um pouco de matemática, mas já trabalhava ajudando no transporte do material e nas encadernações em uma livraria, de propriedade de um francês chamado G. Riebau. Esse trabalho lhe proporcionou um amplo contato com livros e despertou sua curiosidade e interesse pelas ciências. Ele lia todos os livros que lhe permitiam e tal dedicação chamou a atenção até mesmo de clientes da livraria.

O CONTATO COM O ELETROMAGNETISMO

Faraday não havia se dedicado a pesquisas em Física até 1820, ano em que Ørsted divulgou a descoberta do eletromagnetismo, uma relação entre eletricidade e magnetismo que era esperada havia muito tempo, impressionando toda a comunidade científica da época. O fenômeno observado por Ørsted (o movimento da agulha de uma bússola em função da corrente elétrica que atravessava um fio próximo à bússola) apresentava propriedades de simetria desconhecidas até aquele momento (porque não se tratava de atrações e repulsões, mas sim de um efeito circular em torno do fio) e rapidamente cientistas em várias partes do mundo se voltaram para pesquisas nesta área.

Também Davy teve seu interesse desperto pela novidade e foi como assistente dele que Faraday teve seu primeiro contato com experimentos sobre eletromagnetismo. Ele registrou essa experiência em seu caderno de laboratório, em maio de 1821, e existem evidências que depois ele voltou sozinho ao laboratório para novas experiências. Provavelmente os resultados dessa iniciativa contribuíram para levar Richard Phillips, editor de uma importante revista da época (Annals of Philosophy), a convidá-lo para escrever um artigo de revisão sobre o novo campo de pesquisas eletromagnéticas.

Para escrever o artigo, Faraday teve que estudar grande parte do que havia sido publicado sobre eletromagnetismo até aquele momento. Nestes estudos repetiu os experimentos que os pesquisadores descreveram em seus artigos e buscou melhores interpretações para os mesmos. Essa atividade o levou ao correto entendimento do fenômeno relatado por Ørsted (embora ainda não houvesse clareza sobre o conceito de campo magnético, gerado pela corrente elétrica) superando interpretações equivocadas com as quais tinha se apegado anteriormente.

Estimulado por estas leituras e pelas controvérsias encontradas nos trabalhos que estudou, Faraday iniciou uma série de experiências inovadoras sobre rotações de imãs e fios condutores de eletricidade utilizando os efeitos eletromagnéticos. Na prática, ele conseguiu produzir rotações contínuas de fios e imãs em torno uns dos outros, ou em outras palavras, conseguiu transformar energia elétrica em energia mecânica. Esse trabalho, conhecido como "as rotações eletromagnéticas", se constituíram sua primeira contribuição importante ao desenvolvimento da nova área.

A repercussão deste trabalho aumentou seu prestígio na comunidade científica e promoveu seu relacionamento com renomados cientistas, como o francês André Marie Ampère, com quem estabeleceu intensa correspondência discutindo os resultados de pesquisas de ambos.
Podemos dizer que o ano de 1821 foi realmente marcante na vida de Faraday. Além dos fatos já mencionados, ainda neste ano ele fez suas primeiras conferências públicas na Royal Institution (essas palestras se tornaram semanais a partir de 1826 e acrescidas de conferências natalinas destinadas aos jovens; ambas foram mantidas após seu falecimento e são realizadas até os dias atuais), casou-se com Sarah Barnard e foi recomendado por Humphry Davy para o suceder na superintendência do laboratório.

A partir desse período o trabalho de Faraday já era independente, mas não significou mais tempo dedicado ao eletromagnetismo. Ao contrário, nos anos que se seguiram foram poucas as ocasiões em que intercalou suas pesquisas em Química com experiências sobre eletromagnetismo. Por seus trabalhos sobre Química ele se tornou membro da Royal Society, em 1824, e passou a exercer o cargo de diretor do laboratório no ano seguinte.

Em uma dessas ocasiões em que se dedicou ao eletromagnetismo, registrada em seu caderno de laboratório com data de 28 de dezembro de 1824, Faraday realizou uma experiência que marcou o início de sua busca pelo efeito da indução eletromagnética. A experiência consistiu em introduzir um imã em um solenóide (que transportava corrente elétrica por estar conectado aos pólos de uma bateria) cujas extremidades estavam ligadas a um galvanômetro (aparelho utilizado para detectar variação na corrente elétrica). A motivação da experiência pareceu seguir um raciocínio simples: se as correntes elétricas produziam efeitos sobre os imãs, os imãs deveriam produzir efeitos sobre as correntes elétricas. Embora saibamos que Faraday deveria ter observado alguma variação na corrente quando movimentava o imã no interior no solenóide, ele nada observou.
Esse resultado negativo se repetiu no final dos anos seguintes, quando permaneceu na busca da produção de corrente elétrica por efeito da presença de imãs ou por efeito da presença de outra corrente elétrica. Faraday finalmente alcançou seus objetivos em uma nova fase de pesquisas sobre eletromagnetismo que se iniciou somente em 1831, quando conseguiu que uma corrente elétrica em um circuito induzisse corrente em um outro circuito. Esse resultado foi obtido em 29 de agosto e outras experiências foram realizadas nos dias subsequentes.

O PRIMEIRO GERADOR

No dia 17 de outubro, ele realizou seu experimento mais conhecido, conseguindo induzir corrente elétrica pela variação de um campo magnético. Foi a demonstração do primeiro gerador (também conhecido como dínamo), que transforma a energia mecânica em energia elétrica. São diversas as aplicações dos geradores em nosso mundo moderno, uma delas é sua utilização em nossas usinas hidrelétricas que são nossa principal fonte de energia elétrica.

No final daquele ano Faraday anunciou a formulação original que deu à lei da indução eletromagnética. Mas essa lei não foi apresentada através de uma equação matemática, como usualmente a conhecemos. A precária formação de Faraday não lhe permitia tais elaborações, de forma que a lei da indução só foi escrita em linguagem matemática posteriormente por James Clerk Maxwell e constitui uma das quatro leis fundamentais do eletromagnetismo. Foi também Maxwell que deu seqüência a seus estudos sobre as linhas de força, origem do conceito de campo.

Durante dez anos Faraday investigou, ainda que não continuamente, as conseqüências da indução em diferentes aplicações. Depois passou um período de quatro anos sem se dedicar à Física (tendo contraído uma doença que o acompanhou até a morte), retomando pesquisas neste área de forma intensa em 1845. Nesse segundo grande período de pesquisas, Faraday fez duas grandes contribuições à ciência, investigou com sucesso o fenômeno do diamagnetismo e o efeito do magnetismo sobre a luz polarizada.

A possibilidade de utilizar a luz polarizada para investigar o estado dos corpos transparentes já havia sido testada por ele anteriormente (como revela seu caderno em anotações realizadas em 1822), porém, não havia sido levada adiante. Nessa segunda investida, Faraday utilizou vidros produzidos por ele mesmo e persistiu nas investigações até descobrir a rotação magnética do plano de polarização da luz. Essa descoberta foi especialmente valorosa por revelar uma ponte entre o magnetismo e a óptica, ou seja, representar um caminho de unificação entre teorias de diferentes campos.

O FIM DA CARREIRA

Essa idéia de unificação das forças da natureza revela traços de suas crenças pessoais, morais e religiosas, e é perseguida ainda hoje por vários cientistas. Sob o enfoque de sua formação religiosa, em algumas conferências Faraday discutiu sua visão sobre a relação entre seu trabalho científico e sua religião, deixando indícios de como seu trabalho foi influenciado pelos valores que adquiriu desde pequeno dentro da seita cristã dos sandemanianos, onde chegou a exercer por duas vezes o cargo de presbítero. A vasta contribuição que deixou à ciência e a forma com a qual buscou o conhecimento da natureza, através de um trabalho experimental marcado pelo incessante aperfeiçoamento dos instrumentos, pela necessidade de partilhar com outros seus conhecimentos, por sua dedicação aos mais jovens, pela amabilidade no tratamento com os colegas, revelam a correção de caráter pela qual foi reconhecido.

Durante toda sua vida, Faraday nunca se beneficiou industrialmente (ou financeiramente) das aplicações de suas descobertas, tendo se mantido na Royal Institution até o fim de sua carreira. Atendeu chamados para consultoria em diversos trabalhos públicos e por trinta anos foi conselheiro da Trinity House. Sem nunca ter cursado uma universidade, recebeu títulos honorários e homenagens de toda parte do mundo, e ambos, Royal Society e Royal Institution, tentaram persuadi-lo a aceitar a presidência, sem sucesso.

Seus cadernos de laboratórios, conhecidos como "diários", foram preservados e publicados, se tornando uma importante fonte de dados sobre seu trabalho. Também sua correspondência foi editada e publicada, sendo que a maior parte das cartas preservadas foram recebidas por Faraday, o que significa que maior quantidade da correspondência ativa (escrita por ele) se perdeu. O estudo dessas publicações, juntamente com as diversas biografias existentes sobre Faraday, permitem maior conhecimento e entendimento da vida e do trabalho desse grande cientista.

Faraday se aposentou no verão de 1858, cedendo à doença que o debilitara, comprometendo, principalmente, sua memória. Deixando os cômodos que ocupou durante tantas décadas próximo ao laboratório, foi morar em uma casa ofertada gratuitamente pela rainha Vitória, em retribuição pelos serviços que prestou ao bem-estar público. Morreu em 25 de agosto de 1867, em Hampton Court Green e foi enterrado no cemitério Highgate, em Londres.

Bibliografia

Instituto de Física - Unicamp

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