p Quando um copo cai no chão e quebra, os fragmentos variam em tamanho de grandes a extremamente pequenos. Para o vidro quebrado de um abrigo de ônibus, a história é diferente:todos os fragmentos têm aproximadamente o mesmo tamanho. Pesquisadores da Universidade de Amsterdã, Unilever Vlaardingen e EPFL Lausanne investigaram o fenômeno de quebra, e descobriu que dois processos muito diferentes causam os dois tipos de fragmentos. Os resultados foram publicados em Nature Communications esta semana. p A exceção à regra

p A observação de que existem fragmentos de todos os tamanhos, acaba sendo válido para todos os tipos de processos típicos de quebra e fragmentação. Contudo, há exceções:pense em abrigos de ônibus quebrados, onde todos os fragmentos de vidro têm mais ou menos o mesmo tamanho. Essa diferença não é uma coincidência - ela acaba sendo uma peça importante do quebra-cabeça que leva a uma explicação para a maneira como os objetos normais se quebram em pedaços.

p Stefan Kooij, Gerard van Dalen, Jean-François Molinari e Daniel Bonn inverstigaram o processo de fragmentação, e descobriu que existem duas maneiras muito diferentes de quebrar. O comportamento especial do vidro em abrigos de ônibus surge porque esse vidro foi tratado de forma especial, o que faz com que o vidro tenha tensões internas. Essas tensões eventualmente levam à semelhança dos fragmentos.

p Para estudar o processo que ocorre no vidro de um ponto de ônibus, os pesquisadores investigaram um tipo semelhante de vidro:a 'queda do Príncipe Rupert', também conhecido como 'lágrima holandesa'. Essas gotas de vidro - veja a imagem à esquerda acima para um exemplo - são feitas pingando vidro derretido em água fria. Porque o vidro primeiro solidifica por fora e só depois por dentro, fazendo com que encolha um pouco, grandes tensões se desenvolvem dentro da queda, comparáveis ​​àqueles em vidro de abrigos de ônibus. Na internet, muitos vídeos podem ser encontrados exibindo as propriedades especiais das gotas:elas podem suportar ser atingidas por um martelo, mas se estilhaçam em incontáveis ​​pedaços quando a 'cauda' da gota é comprimida.

p Hierárquico e aleatório

p Usando várias técnicas, incluindo o uso de tomografias computadorizadas para medir quase 22, 000 tamanhos de fragmentos de uma gota do Príncipe Rupert - os pesquisadores estudaram os diferentes processos de fragmentação. Ao comparar a quebra das gotas do Príncipe Rupert com a fragmentação de outros materiais, eles foram capazes de deduzir que existem dois tipos de processos de fragmentação, que eles chamam de hierárquico e aleatório.

p Quando você deixa cair um copo normal no chão, o processo que ocorre é o hierárquico. A energia contida no movimento do vidro é muito maior do que o necessário para forçar uma única fratura. Para se livrar de toda energia cinética, mais e mais fraturas se desenvolvem dentro do vidro. O processo é hierárquico - vai de fissuras grandes a cada vez menores - e resulta no fato de que, eventualmente, não há tamanho de fragmento característico.

p De longe, a maioria das situações em que os objetos se quebram são desse tipo hierárquico. A exceção surge quando a energia para quebrar o objeto não vem de fora, mas é resultado de tensões internas, como é o caso do vidro do ponto de ônibus e das quedas do Príncipe Rupert. Nesse caso, a formação das fraturas não acontece de grandes a pequenas, mas de uma forma completamente aleatória, onde a 'divisão' das fissuras depende das tensões internas. Como resultado, os fragmentos, neste caso, têm um tamanho específico, determinado pela magnitude da tensão interna no material.

p O fato de que esses dois tipos de fragmentação existem não é apenas uma curiosidade interessante; os resultados da pesquisa também podem levar a aplicações práticas úteis. Aqui, pode-se pensar em desenvolver melhores vidros de segurança para janelas de carros, mas também da produção de medicamentos, em que o tamanho da fragmentação desempenha um papel importante na taxa de absorção do medicamento pelo corpo.