Ao longo dos séculos, o modelo físico tem sido amplamente utilizado como estratégia para analisar vários aspectos da arquitetura, incluindo a iluminação natural. Ele representa uma extensão do desenho, oferecendo a vantagem da terceira dimensão, o que possibilita observações visuais e análise de volumetria. Embora sua utilização tenha diminuído desde meados da década de 1970 — à medida que a confiabilidade das simulações computacionais aumentou, especialmente após o desenvolvimento de motores de cálculo como o Radiance nos anos 1980 —, o modelo físico ainda é prática comum nos ateliês de projeto e no ensino de arquitetura.
A utilização do modelo físico para estudos de iluminação desempenha papel importante: permite análises da insolação, auxilia na definição da orientação dos volumes, na localização das aberturas e no detalhamento de elementos de proteção solar, como brises, prateleiras de luz e outros.
Diversos estudos comprovam a confiabilidade do modelo físico como ferramenta de análise da iluminação natural (LAM, 1986; ROBBINS, 1986; MOORE, 1991; PEREIRA et al., 2011; SCARAZZATO, 2018). Isso ocorre porque o comprimento de onda da luz visível é extremamente reduzido, o que significa que não há distorção devido à escala reduzida — diferente, por exemplo, do que ocorre em modelos físicos usados para testes de vento ou acústica, onde a escala exige ajustes complexos de número de Reynolds ou de frequência. A luz, por sua natureza, não sofre esse efeito de escala: quando exposto às mesmas condições de céu do ambiente real, o modelo físico apresenta o mesmo padrão de distribuição de luz do ambiente em tamanho real.
É importante tomar alguns cuidados ao criar a maquete para análise da luz, a fim de evitar distorções na avaliação:
- Garantir uma representação o mais fiel possível das propriedades ópticas das superfícies do ambiente.
- Considerar as condições do entorno ao construir a maquete.
- Assegurar precisão dimensional na construção da maquete.
- Escolher a escala adequada, de acordo com o objetivo da análise.
- Criar aberturas específicas para a observação do ambiente interno, em vez de utilizar as aberturas do ambiente real, para não bloquear a entrada de luz.
- Se necessário, bloquear a entrada de luz através do material utilizado na maquete, podendo ser encapada com material preto.
A seguir, estão disponíveis imagens comparativas do ambiente real e do modelo físico no estudo conduzido por Matos et al. (2022) — uma pesquisa que integra a própria trajetória acadêmica por trás desta ferramenta, testando empiricamente a correspondência entre o modelo físico e o ambiente real construído. Essas imagens evidenciam uma notável semelhança em termos de distribuição da luz e aparência das cores do ambiente.
Atualmente, observa-se o crescente uso de modelos físicos em conjunto com a técnica de Imagem HDR para análises de iluminação. O parâmetro Imagem HDR em modelos físicos tem sido explorado como abordagem complementar nesse contexto — e é justamente essa combinação, entre um método secular e uma técnica fotográfica recente, que temos explorado nas duas próximas páginas.