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Compreender como as gotículas de água se espalham e coalescem é essencial para cenários da vida cotidiana, como gotas de chuva caindo de carros, aviões e telhados, e para aplicações em geração de energia, engenharia aeroespacial e adesão de células em microescala. No entanto, esses fenômenos são difíceis de modelar e desafiadores de observar experimentalmente.
Dentro física dos fluidos, pela AIP Publishing, pesquisadores da Cornell University e da Clemson University projetaram e analisaram experimentos de gotículas que foram feitos na Estação Espacial Internacional.
As gotas geralmente aparecem como pequenas calotas esféricas de água porque sua tensão superficial excede a gravidade.
“Se as gotas ficam muito maiores, elas começam a perder sua forma esférica e a gravidade as espreme em algo mais parecido com poças”, disse o autor Josh McCraney, da Cornell University. “Se quisermos analisar gotas na Terra, precisamos fazê-lo em uma escala muito pequena.”
Mas em pequenas escalas, a dinâmica das gotículas é muito rápida para ser observada. Daí o ISS. A gravidade mais baixa no espaço significa que a equipe pode investigar gotículas maiores, movendo-se de alguns milímetros de diâmetro para 10 vezes esse comprimento.
Os pesquisadores enviaram quatro superfícies diferentes com várias propriedades de rugosidade para a ISS, onde foram montadas em uma mesa de laboratório. As câmeras registraram as gotículas conforme elas se espalhavam e se fundiam.
“Os astronautas da NASA Kathleen Rubins e Michael Hopkins depositariam uma única gota do tamanho desejado em um local central na superfície. Essa gota está perto, mas não toca, uma pequena vigia pré-perfurada na superfície”, disse McCraney. “O astronauta então injetou água pela escotilha, que coleta e essencialmente faz crescer uma gota adjacente. A injeção continua até que as duas gotas se toquem, ponto em que elas se fundem.”
Os experimentos tiveram como objetivo testar o modelo Davis-Hocking, uma forma simples de simular gotas. Se uma gota de água repousa sobre uma superfície, parte dela toca o ar e cria uma interface, enquanto a seção em contato com a superfície forma uma borda ou linha de contato. O modelo Davis-Hocking descreve a equação para a linha de contato. Os resultados experimentais confirmaram e expandiram o espaço de parâmetros do modelo de Davis-Hocking.
Como o principal investigador original do projeto, o falecido professor Paul Steen, da Cornell University, havia concedido bolsas, viajado para colaboradores em todo o mundo, treinado estudantes de doutorado e analisado meticulosamente estudos terrestres relacionados, tudo com o desejo de ver seu trabalho conduzido com sucesso a bordo da ISS. . Tragicamente, Steen morreu apenas alguns meses antes de seus experimentos serem lançados.
“Embora seja trágico que ele não esteja aqui para ver os resultados, esperamos que este trabalho deixe ele e sua família orgulhosos”, disse McCraney.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Instituto Americano de Física. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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