Por que acariciar seu gato causa eletricidade estática

Qualquer um que já tenha acariciado um gato ou arrastado os pés no carpete sabe que esfregar objetos gera eletricidade estática. Mas uma explicação para esse fenômeno tem iludido os pesquisadores por mais de dois milênios.

Agora, cientistas da Universidade Northwestern finalmente descobriram a mecânica em jogo.

Quando um objeto desliza, as partes frontal e traseira desse objeto experimentam forças diferentes, descobriram os pesquisadores. Essa diferença nas forças faz com que diferentes cargas elétricas se acumulem nas partes frontal e traseira do objeto. E a diferença nas cargas elétricas cria uma corrente, levando a um leve choque.

O estudo foi publicado na revista Letras Nano.

“Pela primeira vez, conseguimos explicar um mistério que ninguém conseguia antes: por que esfregar é importante”, disse Laurence Marks, da Northwestern, que liderou o estudo.

“As pessoas tentaram, mas não conseguiram explicar resultados experimentais sem fazer suposições que não eram justificadas ou justificáveis. Agora podemos, e a resposta é surpreendentemente simples. Apenas ter deformações diferentes — e, portanto, cargas diferentes — na frente e atrás de algo deslizando leva à corrente.”

Especialista em estruturas de superfície, Marks é professor emérito de ciência de materiais e engenharia na McCormick School of Engineering da Northwestern. Karl Olson, aluno de doutorado no grupo de pesquisa de Marks, é o primeiro autor do artigo.

O filósofo grego Tales de Mileto relatou pela primeira vez a existência de eletricidade estática induzida por atrito em 600 a.C. Depois de esfregar âmbar com pele, ele percebeu que a pele atraía poeira.

“Desde então, ficou claro que a fricção induz carga estática em todos os isolantes — não apenas na pele”, disse Marks. “No entanto, é mais ou menos aí que o consenso científico termina.”

Marks e sua equipe começaram a desvendar o mistério em 2019. Em um estudo publicado em Cartas de revisão físicaeles relataram que esfregar dois materiais juntos dobra pequenas saliências nas superfícies desses materiais. Essas saliências dobradas e deformadas dão origem a voltagens, descobriram os pesquisadores.

“Em 2019, tivemos a semente do que estava acontecendo. No entanto, como todas as sementes, ela precisava de tempo para crescer”, disse Marks. “Agora, ela floresceu. Desenvolvemos um novo modelo que calcula a corrente elétrica. Os valores para a corrente para uma série de casos diferentes estavam em boa concordância com os resultados experimentais.”

Um conceito chamado “cisalhamento elástico” está no cerne do novo modelo. O cisalhamento elástico pode ocorrer quando um material resiste a uma força de deslizamento. Se uma pessoa empurra um prato sobre uma mesa, o prato resistirá ao deslizamento. Assim que a pessoa para de empurrá-lo, o prato para de se mover. Esse atrito adicional — causado pela resistência ao deslizamento — faz com que as cargas elétricas se movam.

“Deslizamento e cisalhamento estão intimamente conectados”, disse Marks.

Embora a eletricidade estática possa causar acidentes engraçados, como cabelos em pé depois de descer um escorregador de playground, ela também pode levar a problemas sérios. Por exemplo, faíscas de eletricidade estática causam incêndios industriais e até explosões. Ela também pode dificultar a dosagem consistente de produtos farmacêuticos em pó. Com uma melhor compreensão dos mecanismos em jogo, os pesquisadores podem potencialmente introduzir novas soluções para esses problemas.

“A eletricidade estática afeta a vida de maneiras simples e profundas”, disse Marks. “Carregar grãos com eletricidade estática tem uma grande influência em como os grãos de café são moídos e têm gosto. A Terra provavelmente não seria um planeta sem uma etapa fundamental na aglomeração de partículas que formam planetas, o que ocorre por causa da eletricidade estática gerada pela colisão de grãos. É incrível o quanto de nossas vidas é tocada pela eletricidade estática e o quanto do universo depende dela.”