p Há um fenômeno interessante de dinâmica de fluidos que acontece todas as manhãs em milhões de tigelas de cereal. Quando sobram apenas alguns pedaços de cereal flutuando em cima do leite, eles tendem a se agrupar no meio ou ao redor das bordas da tigela, em vez de se dispersar pela superfície. p Agora, uma equipe de pesquisadores da Brown University desenvolveu uma maneira de medir as forças envolvidas neste tipo de agrupamento. É a primeira vez, os pesquisadores dizem, que essas forças foram medidas experimentalmente em objetos na escala milímetro / centímetro. E as implicações do trabalho vão muito além das tigelas de cereal - os resultados podem ser úteis para orientar a automontagem de micro-máquinas ou no projeto de robôs em microescala que operam dentro e ao redor da água.

p "Existem muitos modelos que descrevem esse efeito Cheerios, mas foi tudo teórico, "disse Ian Ho, um estudante de graduação na Brown e autor principal de um artigo que descreve o trabalho. "Apesar de ser algo que vemos todos os dias e ser importante para coisas como a automontagem, ninguém havia feito quaisquer medições experimentais nesta escala para validar esses modelos. Isso é o que pudemos fazer aqui. "

p A pesquisa é publicada em Cartas de revisão física. Os co-autores de Ho foram Giuseppe Pucci, um professor visitante na Brown, e Daniel Harris, professor assistente na Escola de Engenharia de Brown.

p O efeito Cheerios surge da interação da gravidade e da tensão superficial - a tendência das moléculas na superfície de um líquido se unirem, formando uma película fina em toda a superfície. Objetos pequenos como Cheerios não são pesados ​​o suficiente para quebrar a tensão superficial do leite, então eles flutuam. Seu peso, Contudo, cria um pequeno amassado no filme de superfície. Quando um dente Cheerio chega perto o suficiente de outro, eles caem um no outro, fundindo suas marcas e, eventualmente, formando aglomerados na superfície do leite.

p Para testar o quão fortemente as Cheerios - e outros objetos na faixa de tamanho e peso das Cheerio - se atraem, os pesquisadores usaram um aparelho customizado que usa magnetismo para medir forças. O experimento envolve dois discos de plástico do tamanho de Cheerio, um dos quais contém um pequeno ímã, flutuando em uma pequena banheira de água. Bobinas elétricas ao redor da banheira produzem campos magnéticos, que pode puxar o disco magnetizado enquanto o outro é mantido no lugar. Ao medir a intensidade do campo magnético no instante em que os discos começam a se afastar um do outro, os pesquisadores puderam determinar a quantidade de força atrativa.

p "O campo magnético nos deu uma maneira não mecânica de aplicar forças a esses corpos, "Harris disse." Isso foi importante porque as forças que estamos medindo são semelhantes ao peso de um mosquito, então, se tocarmos fisicamente esses corpos, vamos interferir na maneira como eles se movem. "

p Os experimentos revelaram que um modelo matemático tradicional da interação realmente subestima a força da atração quando os discos são posicionados muito próximos. No início, os pesquisadores não tinham certeza do que estava acontecendo, até que notaram que, à medida que dois discos se aproximam, eles começam a se inclinar em direção um ao outro. A inclinação faz com que o disco empurre com mais força contra a superfície do líquido, o que, por sua vez, aumenta a força pela qual o líquido empurra de volta. Esse impulso extra resulta em uma força atrativa ligeiramente maior entre os discos.

p "Percebemos que havia uma condição extra que nosso modelo não estava satisfazendo, qual foi essa inclinação, "Disse Harris." Quando adicionamos aquele ingrediente ao modelo, temos um acordo muito melhor. Esse é o valor de ir e vir entre a teoria e o experimento. "

p As descobertas podem ser úteis no projeto de máquinas e robôs em microescala, dizem os pesquisadores. Há interesse, por exemplo, no uso de pequenos robôs semelhantes a aranhas que podem deslizar pela superfície da água para fazer monitoramento ambiental. Este trabalho lança luz sobre os tipos de forças que esses robôs enfrentariam.

p "Se você tiver várias pequenas máquinas se movendo em torno de duas ou mais pernas de um robô, você precisa saber quais forças eles exercem um sobre o outro, "Harris disse." É uma área interessante de pesquisa, e o fato de podermos contribuir com algo novo é empolgante. "