Minha última crónica do "Sol":
A areia, que enche as praias, é um material paradoxal. Por um lado, é dura como um sólido (podemos aleijar-nos se tombarmos na areia!), mas, por outro lado, quando cai para formar um monte, assemelha-se a um líquido. E, quando é soprada pelo vento, assemelha-se a um gás. Mesmo quando é sólida, pode ter consistências diferentes, pois a areia seca é diferente da areia molhada com que se fazem os castelos. A areia não cabe, portanto, nas categorias habituais da matéria que se ensinam na escola. É um material semelhante a feijões ou a cimento, ambos formados por partículas de vários tamanhos. Esse tipo de materiais é bastante complexo e só recentemente os físicos começaram a conhecê-los.
É muito fácil fazer experiências com areia. Observemos, por exemplo, um monte de areia feito por uma criança na praia. O petiz deixa cair a areia na vertical, devagarinho, para formar um monte, que tem a forma de um cone. Qual é a inclinação desse cone? Ela varia entre um ângulo mínimo e um ângulo máximo. À medida que a areia cai, a inclinação do monte vai aumentando até atingir um valor máximo. Quando atinge esse ângulo, dá-se de súbito uma avalanche e o ângulo fica mínimo. Basta um pequeno grão de areia para ocorrer a avalanche. O processo repete-se… O monte vai, portanto, crescendo com a areia a cair por “trambolhões” sucessivos...
A queda da areia sugere-nos a construção de um relógio de areia (ou ampulheta) semelhante a um relógio de água (ou clépsidra). Nos dois casos, a queda de um material serve para marcar o tempo. Como diferem os comportamentos de uma ampulheta e de uma clépsidra? Sugiro ao leitor uma experiência simples para fazer nas férias, mas, propositadamente, não indico o respectivo resultado. Tome dois recipientes iguais, com um orifício na base, um que enche com um certo volume de areia fina e outro que enche com o mesmo volume de água. Se abrir o orifício, em que relógio – na ampulheta ou na clépsidra - o conteúdo se escoa mais depressa? Quem ganha a “corrida do tempo”– a areia ou a água?
4 comentários:
A propósito de ampulhetas:
Um outro aspecto que é curioso abordar é o do "entupimento":
Se, num reservatório cheio de areia, se abrir um orifício em baixo, a areia pode escoar-se - ou não.
Para o mesmo tipo de areia, isso depende das dimensões da abertura, mas o que é curioso é que o entupimento surge mesmo quando as suas dimensões são muito maiores do que as do grão.
Tipicamente (segundo li), uma abertura circular com diâmetro igual a 10 vezes a dimensão dos grãos de areia já entope.
Há um efeito semelhante a uma abóbada. Sendo essa abóbada desfeita, o escoamento recomeça.
Relacionadas com este assunto, há duas questões curiosas:
1ª-Porque é que uma ampulheta nunca entope?
2ª-Qual a inclinação típica de um monte de areia?
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Julgo que, em ambos os casos, a resposta tem a ver com o atrito entre os grãos.
1ª-Porque é que uma ampulheta nunca entope?
2ª-Qual a inclinação típica de um monte de areia?
Penso que há muitos mais factores a considerar. No caso da areia da praia, há que considerar o grau de humidade, o tamanho da areia, a sua geometria, etc. No caso das ampulhetas, há que lembrar que estamos perante areias bem escolhidas. Provavelmente serão bem secas antes de colocar na ampulheta, terão diâmetros médios bastante regulares (provavelmente até bem esféricas, para limitar a área de superfície em contacto entre as diversas partículas) e serão o mais inertes química e fisicamente possível. O atrito simplesmente não explica isso.
Também me perguntei recentemente a respeito desse ângulo formado pelo cone de areia. E também se mateiais diferentes formam cones com inclinações diferentes, o que, pela observação, me parece ser verdade. Para encontrar a inclinação será que seria necessário (e suficiente?)considerar as particulas como esferas?
Moisés.
moises_mat@yahoo.com.br
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