Quando humanos, animais e máquinas se movem pelo mundo, eles sempre empurram algo, seja o solo, o ar ou a água. Até recentemente, os físicos acreditavam que isso era uma constante, seguindo a lei do momento de conservação. Agora, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia provaram o contrário – quando corpos existem em espaços curvos, eles podem de fato se mover sem empurrar algo.
As descobertas foram publicadas na revista Proceedings of the National Academy of Sciences em 28 de julho de 2022. No artigo, uma equipe de pesquisadores liderada por Zeb Rocklin, professor assistente da Escola de Física da Georgia Tech, criou um robô confinado a uma superfície esférica com níveis sem precedentes de isolamento de seu ambiente, de modo que esses efeitos induzidos pela curvatura predominariam.
“Deixamos nosso objeto que muda de forma se mover no espaço curvo mais simples, uma esfera, para estudar sistematicamente o movimento no espaço curvo”, disse Rocklin. “Aprendemos que o efeito previsto, que era tão contra-intuitivo que foi descartado por alguns físicos, de fato ocorreu: à medida que o robô mudava de forma, ele avançava em torno da esfera de uma maneira que não podia ser atribuída a interações ambientais”.
Criando um caminho curvo
Os pesquisadores começaram a estudar como um objeto se movia dentro de um espaço curvo. Para confinar o objeto na esfera com mínima interação ou troca de momento com o ambiente no espaço curvo, eles permitem que um conjunto de motores se mova em trilhas curvas como massas em movimento. Eles então conectaram esse sistema de forma holística a um eixo giratório para que os motores sempre se movessem em uma esfera. O eixo foi suportado por rolamentos de ar e buchas para minimizar o atrito, e o alinhamento do eixo foi ajustado com a gravidade da Terra para minimizar a força residual da gravidade.
A partir daí, à medida que o robô continuou a se mover, a gravidade e o atrito exerceram pequenas forças sobre ele. Essas forças hibridizaram com os efeitos de curvatura para produzir uma estranha dinâmica com propriedades que nenhuma delas poderia induzir por conta própria. A pesquisa fornece uma demonstração importante de como os espaços curvos podem ser alcançados e como isso desafia fundamentalmente as leis físicas e a intuição projetada para o espaço plano. Rocklin espera que as técnicas experimentais desenvolvidas permitam que outros pesquisadores explorem esses espaços curvos.
Aplicações no espaço e além
Embora os efeitos sejam pequenos, à medida que a robótica se torna cada vez mais precisa, entender esse efeito induzido pela curvatura pode ser de importância prática, assim como a ligeira mudança de frequência induzida pela gravidade se tornou crucial para permitir que os sistemas GPS transmitissem com precisão suas posições aos satélites orbitais. Em última análise, os princípios de como a curvatura de um espaço pode ser aproveitada para a locomoção podem permitir que a espaçonave navegue no espaço altamente curvo ao redor de um buraco negro.
“Esta pesquisa também está relacionada ao estudo ‘Impossible Engine'”, disse Rocklin. “Seu criador afirmou que poderia avançar sem qualquer propelente. Esse motor era realmente impossível, mas como o espaço-tempo é muito ligeiramente curvo, um dispositivo poderia realmente avançar sem quaisquer forças externas ou emitir um propulsor – uma nova descoberta.”
Publicado em 11/08/2022 07h43
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