Novas leis da Física são descobertas usando canudinhos de beber

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

Fumaça de um cafezinho, trajetória da água numa torneira, vento que bate na janela… Todos esses são explicados por uma área da Física chamada dinâmica de fluis. Entender a dinâmica de fluidos tem sido um desafio desde os tempos de Leonardo Da Vinci.

Com novo estudo, pesquisadores conseguiram desvendar um pouco mais desse mistério utilizando canudinhos de beber. Eles perceberam através de experimentos que talvez uma nova lei para fluidos esteja escondida ali.

O mistério da dinâmica de fluidos

A dinâmica de fluidos está presente nas nossas vidas desde o momento que levantamos pra tomar café até o 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 isso no século XV. Até uma de suas obras é feita para descrever o escoamento. Da Vinci tentava estudar sobre um fenômeno de turbulência associado a fluidos.

Turbulência permanece até hoje, quase 6 séculos depois, sem ser compreendida por físicos. E nesses 6 séculos, grandes nomes como Heisenberg, dedicaram parte de seu trabalho para entender.

Por que turbulência é tão difícil de ser compreendida?

Turbulência acontece quando a dinâmica de um fluido se torna caótica e não-linear. Em 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, essa equação permanece até hoje sem solução e encontrar essa solução é tão importante que é um dos Prêmios do Milênio. 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 fenômenos do Universo, como um buraco negro se alimenta e formação de estrelas.

Se é tão difícil, como pesquisadores usaram algo tão simples como canudinhos para desvendar?

Pesquisadores do Instituto Courant de Ciências Matemáticas da Universidade de Nova York perceberam que sugar um líquido através de canudinhos desafiava leis conhecidas para fricção de fluidos. O matemático Leif Ristroph e seu time propuseram obter uma explicação para esse experimento.

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

Utilizando canudos de metal, eles testaram diversos líquidos e diversos 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 artérias podem ser modeladas como canudos de diferentes tamanhos e espessura.

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