Experimento com "líquido voador" segura objeto de cabeça para baixo; entenda

Um líquido viscoso que levita enquanto barquinhos de plástico se movem em ambos os lados, com um deles de cabeça para baixo. Parece um truque de mágica e fica até difícil imaginar que algo assim possa acontecer de verdade, mas tudo não passa de pura ciência: Emmanuel Fort, professor da Escola Superior de Física e Química Industrial da Cidade de Paris (ou apenas ESPCI Paris), publicou nesta semana um artigo na revista Nature que descreve esse feito, aparentemente impossível.

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Como todos sabemos, um líquido mais denso costuma ficar no fundo de recipientes — é por isso que óleo flutua na água, mesmo que você o coloque primeiro ali dentro. Algo semelhante acontece com a posição de um pêndulo, que costuma ficar virado para baixo. Embora seja possível o equilíbrio quando apontado para cima, qualquer perturbação faz com que ele oscile na posição baixa.

Essas são a base da pesquisa do “líquido voador” do Dr. Fort, que começou o seu projeto após ver uma palestra sobre um pêndulo de Kapitza, em homenagem a Pyotr Kapitsa. Este físico russo descreveu em 1951 que, se o pêndulo fosse vibrado para cima e para baixo na frequência correta, ele permaneceria na configuração vertical indefinidamente.

“Em vez de ter um pêndulo de cabeça para baixo, talvez possamos ter alguma camada de líquido de cabeça para baixo”, pensou o Dr. Forte. Ou seja, a ideia é que uma camada líquida, mais pesada, ficasse então abaixo da água. Mas acontece que isso não funciona com água, pois ela se torna instável muito facilmente. E a solução estava na combinação de glicerol e óleo de silício, que são mais espessos; e essa viscosidade é capaz de conter ondulações — e assim pode manter melhor a estabilidade.

Como funcionou o experimento?

Após encontrar a substância correta para o que tinha em mente, o Dr. Fort aplicou vibrações com cerca de 100 ciclos por segundo. Isso fazia com que as bolhas injetadas no líquido fossem empurradas para baixo, formando uma “almofada” de ar abaixo da solução. Isso fez com que fluido levitasse, em sua forma intacta, mesmo quando gotas começaram a tentar desfazê-lo, pois a força ascendente do ar empurrava as partículas de volta para a camada.

O Dr. Fort e sua equipe conseguiram um “líquido voador” de apenas meio litro e 20 centímetros de largura. Na verdade, líquidos em levitação a partir de vibrações não é algo novo, já que outros cientistas descobriram esse fenômeno há décadas. Mas o grupo do professor identificou algo incomum: que os objetos podem flutuar ao longo da camada inferior de um líquido em levitação, ao observar dois barquinhos de plástico percorrendo a substância viscosa.

Por causa do peso do líquido, o ar sob a camada de levitação é mais denso, o que empurra o barco para o fluido, neutralizando a força da gravidade para baixo. “A vibração global ajuda a estabilizar essa posição de equilíbrio. Não é intuitivo”, explicou o Dr. Fort, que esperava, assim como todos na sala, que o barquinho de baixo apenas fosse cair.

Inicialmente, os cientistas usaram pequenas contas redondas. Depois, começaram a usar outros objetos impressos em 3D, com peso suficiente para flutuar de cabeça para baixo — incluindo figuras de sapos a patos. E a “brincadeira” deu certo.

Parte das pessoas que visitaram o laboratório para ver o experimento achou se tratar de um truque — outras simplesmente ficaram incrédulas. “Na verdade, quando você vê esses barcos, é um pouco como uma fantasia. Essa também foi uma parte muito boa, fora do escopo da ciência”, disse o Dr. Fort, que diz preferir o barquinho aos outros objetos e parece ter se divertido muito com seu “líquido voador”.

Mas isso pode ser usado onde?

Os cientistas Vladislav Sorokin, da Universidade de Auckland na Nova Zelândia, e Iliya I. Blekhman, da Academia Russa de Ciências, escreveram que a pesquisa "sugere que muitos fenômenos notáveis ​​que surgem em sistemas mecânicos vibratórios ainda estão para ser revelados e explicados, particularmente nas interfaces entre gases e fluidos”.

O Dr. Fort disse que a pesquisa poderia ter aplicações práticas na mistura de líquidos e sólidos e possivelmente na sua reconstituição em componentes separados. Até seria possível realizar esse experimento com estruturas maiores, pois, segundo o idealizador do projeto, “não há limite, basta que você agite mais”. Mas plataformas de agitação maiores custam muito mais e, no final das contas, o experimento faz parte apenas de um projeto pessoal.

Contudo, o Dr. Fort observou que a estrutura criada pode servir como modelo para certos aspectos da mecânica quântica. E, para ele, aprender foi o mais importante. “Foi uma experiência divertida. Tudo funcionou bem. E ainda estou impressionado com os resultados”, complementou.

Fonte: The New York Times