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Cientistas podem prever o comportamento estranho de fluídos não-newtonianos

Talvez você não conheça o termo oblíquo, mas é muito provável que você o tenha encontrado quando criança. Também conhecido como fluido não-newtoniano, o material estranho às vezes se comporta como um líquido e às vezes age como um sólido. Geralmente é feito de amido de milho e água e produz horas de diversão para crianças de todos os lugares.

Aplique força e parece sólido, mas tente pegá-lo lentamente e escorre pelos dedos.

Mas como isso realmente funciona? E como você prevê como algo se moverá através dele?

Pesquisadores do MIT mergulharam profundamente no lodo mágico e publicaram recentemente um modelo matemático em 3D que é capaz de prever quando o fluido não-newtoniano vai mudar de sólido para líquido e vice-versa.

"Suspensões de partículas finas (como amido de milho misturado com água) exibem mudanças dramáticas na viscosidade quando cortadas, produzindo comportamentos fascinantes que cativam crianças e reólogos", explicam os pesquisadores.

"Neste trabalho, apresentamos um modelo preditivo e geral em 3D contínuo para este material, usando a teoria das misturas para acoplar as fases fluida e de partículas".

A razão pela qual fluidos não-newtonianos têm essa capacidade se deve ao tamanho das próprias partículas. Por exemplo, as partículas de amido de milho são apenas uma fração minúscula do tamanho de um grão de areia e, por serem tão pequenas, podem ser influenciadas pela temperatura e por cargas elétricas que se acumulam ao redor das partículas.

Se você se mover lentamente pelo fluido não-newtoniano, os grãos se repelem e deslizam suavemente. Mas se você atingir o líquido rapidamente, as partículas se tocam e o atrito cria a consistência sólida.

"É um material simples de fazer - você vai ao supermercado, compra amido de milho e abre a torneira", diz Ken Kamrin, engenheiro mecânico do MIT. "Mas acontece que as regras que governam como esse material flui são muito matizadas".

A equipe já estava trabalhando em um modelo para areia molhada, mas teve que modificá-lo para obter todas as variáveis.

Para descobrir se eles haviam acertado o modelo de obleck e ele correspondia ao mundo real, eles simularam experimentos que haviam sido realizados anteriormente com fluido não newtoniano - como apertar entre placas e disparar um projétil em um tanque cheio de gás.

Então, para ver como o modelo deles previa o comportamento, eles simularam uma roda em forma de X correndo sobre o material em diferentes velocidades.

O modelo deles foi capaz de prever quando mudaria de um líquido para um sólido e depois de volta novamente, enquanto a roda passava por cima dele.

Embora essa pesquisa seja um pouco divertida, os pesquisadores acham que podem usar essa modelagem para testar em coisas como coletes à prova de balas.

Mas a verdadeira questão - pode impedir uma bala, foi espetacularmente respondida neste vídeo abaixo.