É como algo saído de Stranger Things, mas com menos Demogorgons e menos escuridão sinistra: os físicos viraram a realidade de ponta-cabeça, criando seu próprio ‘de cabeça para baixo’ fazendo pequenos barcos flutuarem sob um líquido que levita.
Ao vê-lo em ação, você pensaria que estava assistindo a algum tipo de efeito de filme de ficção científica, mas tudo tem a ver com as forças da vibração vertical. Já está estabelecido que alguns agitadores verticais cuidadosamente calibrados podem manter o líquido suspenso dentro de um recipiente, e aqui a equipe aproveitou o fenômeno.
Neste novo estudo, eles não apenas atingem a suspensão, mas demonstram que é possível criar um equilíbrio de forças semelhante na metade inferior da câmara como na metade superior: quando colocado na superfície de cabeça para baixo de um líquido viscoso, um pequeno modelo de barco ou bola permanecerá no lugar.
“Quando colocada sobre um meio menos denso, uma camada de líquido normalmente desmorona se exceder um certo tamanho, já que a ação da gravidade na interface líquida inferior desencadeia um efeito desestabilizador chamado de instabilidade de Rayleigh-Taylor”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.
“Dos muitos métodos que foram desenvolvidos para evitar que o líquido caia, a agitação vertical provou ser eficiente e, portanto, foi estudada em detalhes.”
“Prevemos teoricamente e mostramos experimentalmente que a agitação vertical também cria posições de flutuabilidade estáveis na interface inferior do líquido, que se comportam como se a força gravitacional fosse invertida. Os corpos podem, portanto, flutuar de cabeça para baixo na interface inferior das camadas de líquido em levitação.”
O que realmente acontece aqui é que o barco (ou qualquer objeto semelhante, desde que seja pequeno o suficiente) é empurrado para dentro do líquido por causa da alta pressão da bolsa de ar embaixo, pressão criada pelo peso da camada de líquido em primeiro lugar .
Quando a força para cima dessa pressão é equilibrada pela força da gravidade para baixo, o objeto flutua na superfície de cabeça para baixo. Equilibrar essa pressão é a parte complicada, e esse é um dos principais tópicos deste novo estudo – as forças necessárias foram modeladas matematicamente antes de serem testadas no laboratório.
O curioso efeito permanece até mesmo se o barco for empurrado ou puxado (neste caso por meio de ímãs usados através do vidro do contêiner) – ele vai recuperar o equilíbrio, como se estivesse balançando em um lago, do lado direito para cima.
A força e a frequência do tremor são cruciais para que esse truque funcione. Conforme as vibrações diminuem, o feitiço é quebrado, e tanto o barco quanto a camada de líquido suspensa caem para o fundo da câmara (assista ao vídeo acima para ver isso em detalhes).
No entanto, este não é apenas um truque de festa inteligente: as descobertas podem ter uma ampla variedade de aplicações, como transporte de gás ou outros materiais através de fluidos em máquinas industriais, por exemplo. Por enquanto, é fascinante ver o quanto a física mágica pode parecer.
Publicado em 04/09/2020 13h13
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