Novas leis da Física são descobertas usando palhinhas de beber

Quando pensamos nas áreas mais complicadas da Física, pensamos logo em Mecânica Quântica ou Relatividade Geral com as suas experiências complicadas que poucos conseguem ter acesso. Mas a realidade é que um dos fenómenos mais presentes no nosso quotidiano é uma grande dor de cabeça para os físicos.

O "fumo" de um cafezinho, a trajetória da água numa torneira, o vento que bate na janela… Tudo isto é explicado por uma área da Física chamada dinâmica de fluidos. Entender a dinâmica de fluidos tem sido um desafio desde os tempos de Leonardo Da Vinci.

Com o novo estudo, os investigadores conseguiram desvendar um pouco mais deste mistério, utilizando palhinhas de beber. Perceberam através das experiências que talvez uma nova lei para fluidos esteja ali escondida.

O mistério da dinâmica de fluidos

A dinâmica de fluidos está presente nas nossas vidas desde o momento em que levantamo-nos para tomar café até ao banho para relaxar e dormir. Poucos sabem que entender como o fluido se comporta é extremamente difícil.

Tão difícil que Leonardo Da Vinci já tentava entender isto no século XV. Até uma das suas obras é feita para descrever o escoamento. Da Vinci tentava estudar sobre um fenómeno de turbulência associado a fluidos.

A turbulência permanece até hoje, quase 6 séculos depois, sem ser compreendida por físicos. E nestes 6 séculos, grandes nomes como Heisenberg, dedicaram parte do seu trabalho para entendê-la.

Porque a turbulência é tão difícil de ser compreendida?

Turbulência acontece quando a dinâmica de um fluido se torna caótica e não-linear. Por outras palavras, é extremamente difícil prever como o fluido se comporta quando se torna turbulento e a transição de fluido não-turbulento para turbulento ainda não é compreendida.

A equação de Navier-Stokes descreve o escoamento de um fluido. Porém, esta equação permanece até hoje sem solução e encontrar esta solução é tão importante que é um dos Prémios do Milénio. Quem encontrar pode ganhar 1 milhão de dólares.

Entender Navier-Stokes e compreender dinâmica de fluidos abre portas para aplicações terrestres, como na indústria naval e aeronáutica, e também para compreender fenómenos do Universo, como um buraco negro se alimenta e a formação de estrelas.

Se é tão difícil, como os investigadores usaram algo tão simples como palhinhas para desvendar?

Investigadores do Instituto Courant de Ciências Matemáticas da Universidade de Nova York perceberam que sugar um líquido através de palhinhas desafiava leis conhecidas para a fricção de fluidos. O matemático Leif Ristroph e a sua equipa propuseram obter uma explicação para esta experiência.

O problema de fluido através de canos - como um canudo - é bem estudado dentro da área.

Utilizando canudos de metal, testaram vários líquidos e vários tamanhos de canudos para compreender como o escoamento é e relacionar com a pressão. Assim, o grupo propôs uma equação universal.

Equação universal com aplicações na saúde

A proposta do grupo é usar a equação universal para aplicações como, por exemplo, entender o escoamento do sangue dentro do nosso corpo. Ristroph argumenta que as veias e as artérias podem ser modeladas como canudos de diferentes tamanhos e espessura.

Além disso, é possível usar isto para medicamentos que utilizam seringas ou soro para serem injetados no corpo humano. Pode ser utilizado na indústria farmacêutica para entender melhor sobre os medicamentos e os produtos hospitalares.