A mistura de amido de milho e água cria algo parecido com um líquido, mas que endurece instantaneamente sob forte impacto – é possível até mesmo correr por cima de uma piscina com essa substância.
Agora, físicos acreditam ter descoberto exatamente o que acontece quando este material incomum muda do estado líquido para sólido, talvez terminando um longo debate.
Essa mistura recebe diversos nomes, e o mais comum deles é “oobleck”. Trata-se de uma substância que se prende a todas as superfícies do reino descrito no livro Bartholomew and the Oobleck, do autor de literatura infantil Dr. Seuss.
É bem fácil fazer oobleck em casa: coloque duas xícaras de amido de milho numa tigela e, aos poucos, vá acrescentando água (cerca de uma xícara) até criar uma mistura que se assemelha a uma massa de panqueca. Este é um bom exemplo de “fluido não-newtoniano”.
Isaac Newton descreveu as propriedades de um “líquido ideal” no século XVII, e uma delas é a viscosidade – basicamente, a quantidade de atrito/resistência que existe para uma determinada substância fluir. O oobleck é o oposto do ideal.
Em um fluido ideal de Newton, a viscosidade depende em grande parte da temperatura e pressão: a água continuará a fluir – ou seja, agir como água – independentemente de outras forças que agirem sobre ela.
No entanto, em um fluido não-newtoniano – como o oobleck – a viscosidade muda em resposta a uma tensão aplicada nele, fazendo-o se comportar no limite entre líquidos e sólidos.
No vídeo a seguir, Matt Smith – o décimo primeiro Doctor Who – demonstra como isso funciona mergulhando a mão no oobleck e depois correndo por cima da substância:
Duas teorias
Essa é a explicação em termos gerais, mas os físicos vêm discutindo há décadas sobre o que está acontecendo exatamente numa escala menor, porque os experimentos e modelos computacionais não concordam entre si.
Do ponto de vista da física, estamos falando de partículas microscópicas suspensas em líquido (coloides). De um lado, estão os físicos que pensam que o atrito entre esses micropartículas suspensas impede que o fluido não-newtoniano se comporte sempre como um líquido.
De outro lado, estão os que defendem uma explicação hidrodinâmica: as micropartículas se aproximam após sofrerem impacto; o líquido entre elas é forçado a sair, formando aglomerados; e tudo isso produz resistência que desacelera as partículas, impedindo o fluido de realmente fluir.
Quem está certo? Físicos da Universidade de Georgetown e do NIST (equivalente americano do Inmetro) acreditam ter a resposta: os dois lados estão certos. As duas teorias concorrentes são na verdade complementares.
O autor John Royer, do NIST, explica em um comunicado: fluidos não-newtonianos ficam espessos principalmente devido ao atrito entre as partículas. No entanto, quando a concentração de partículas é mais baixa – ou seja, quando a mistura é menos densa – as forças hidrodinâmicas têm um papel auxiliar. O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.
Usos práticos
Essa descoberta é importante porque fluidos não-newtonianos têm diversos usos práticos. O efeito descrito pelo estudo “dita quanto fluido você pode mover e a qual velocidade”, diz no comunicado o coautor Daniel Blair, professor de física da Universidade de Georgetown.
“Na indústria de processamento químico, você quer a maneira mais eficiente de mover algo através de um tubo, sem quebrar uma bomba. Para fazer isso, você quer saber o máximo possível sobre o espessamento para poder controlá-lo”, explica Blair.
Fluidos não-newtonianos já estão sendo usados em protótipos de coletes à prova de balas e em equipamentos esportivos. Esquiadores americanos e canadenses nos Jogos Olímpicos de Inverno de 2006 usaram uma espécie de “blindagem inteligente” fabricada pela empresa britânica d3o Labs.
A sensibilidade ao impacto desse tipo de fluido significa que ele pode absorver melhor a energia de um projétil de alta velocidade ou impactos fortes, enquanto continua a ser flexível o bastante para vestir confortavelmente.
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