Bola rolante verticalmente ‘desafia nossa compreensão básica da física’

A gravidade parece um aspecto previsível, até mundano, da existência. A física ditando um dos do universo quatro forças fundamentais é relativamente simples de entender e calcular (na maioria das vezespelo menos). Mesmo assim, as relações entre objetos com massa e energia continua a surpreender engenheiros físicos. Faça observações recentes feitas por uma equipe da Universidade de Waterloo, por exemplo. Sob um conjunto muito específico de condições, esses especialistas alcançaram algo anteriormente considerado impossível sob as restrições da gravidade: eles documentaram uma esfera não caindo ou deslizando, mas rolando em uma superfície vertical.

“Quando vimos pela primeira vez acontecendo, ficamos francamente incrédulos”, engenheiro mecânico e mecatrônico Sushanta Mitra disse em um perfil universitário recente. “Verificamos tudo porque parecia desafiar o senso comum. Havia emoção no laboratório quando confirmamos que não foi um acaso e que isso period um rolamento vertical actual”.

A exibição surreal da física baseou-se em uma esfera de gel macia do tamanho de uma ervilha, a elasticidade ajustada e sua relação com uma superfície vertical-nesse caso, uma lâmina de microscópio de vidro. Se os pesquisadores criassem uma esfera de polímero que period muito macia, a esfera inevitavelmente grudou no slide ou deslizou para baixo nele. Se o objeto foi twister muito rígido, a gravidade fez com que ele simplesmente caísse direto.

No entanto, uma combinação perfeita de elasticidade e textura tornou possível o comportamento único. De acordo com a equipe da Universidade de Waterloo, sua esfera vencedora possuía uma consistência semelhante a um urso gomoso com um exterior que lembra um bloco de mouse. Como eles explicam em seu estudo publicado recentemente na revista Matéria suaveesses atributos produzem um “diâmetro de contato com mudança dinamicamente e uma assimetria única de contato”. Isso permite que a borda avançada se comporte como uma rachadura de fechamento, pois a borda recuada atua como uma fissura de reabertura. A assimetria repetida gera assim a aderência e o atrito necessárias para rolar uma superfície de 90 graus sem deslizar ou cair.

“A chave é que, à medida que rola, a esfera muda ligeiramente de forma no ponto de contato”, explicou Mitra.

Só não espere que chegue em algum lugar muito rápido. A orb da equipe rolou verticalmente a uma taxa de cerca de 0,5 milímetros por segundo.

Independentemente disso, Mitra e colegas escreveram que sua observação “desafia nossa compreensão básica da física”, com efeitos práticos se estendendo muito além de um truque de laboratório. Aproveitando a física do rolamento vertical poderia um dia ser aplicado Robótica suave Para criar novas máquinas capazes de inspecionar interiores de tubos, explorando sistemas de caverna de difícil acesso e dispositivos futuros destinados ao lua ou Marte.

“Isso abre uma maneira totalmente nova de pensar sobre o movimento em superfícies verticais”, disse Mitra. “Atualmente, robôs e veículos são limitados a superfícies horizontais ou ligeiramente inclinadas. Essa descoberta pode mudar isso.”

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