Aqui na Terra, tudo está sujeito à gravidade - faz com que os objetos caiam no solo e os rios corram de terras mais altas para o mar. Nós sabemos o que aconteceria sem ele, graças às imagens de astronautas flutuando em torno de sua nave espacial. Mas poderíamos projetar uma máquina anti-gravidade, algo que faria os objetos caírem para cima, oceanos levitam, e os barcos flutuam de cabeça para baixo?

Vários mundos imaginários retratam este conceito, como aquele de Piratas do Caribe 3 , onde o capitão Jack Sparrow consegue fazer seu navio flutuar no fundo de um oceano onde "para cima é para baixo". No mangá Uma pedaço , aventureiros exploram um mar acima das nuvens. Isso poderia acontecer no mundo real?

Pêndulo invertido

No início do século 20, uma experiência surpreendente foi realizada. Ele usava um pêndulo semelhante ao usado pelo Professor Calculus nos quadrinhos "Tintin", assemelhando-se a uma haste rígida com um peso na extremidade. Quando o pêndulo é invertido verticalmente, com o peso no topo, você esperaria que ele caísse de volta ao mínimo distúrbio. Mas se fizermos o pêndulo vibrar verticalmente, ele permanecerá na posição de cabeça para baixo. O pêndulo permanece invertido, desafiando a gravidade. Qualquer pessoa pode fazer esse experimento em casa, usando um simples alto-falante ou serra de vaivém para fazer o pêndulo vibrar. Uma cadeia de pêndulos ligados uns aos outros também pode ser estabilizada de cabeça para baixo. Com vibração suficiente, seria até teoricamente possível fazer uma corda se levantar no ar como um truque de mágica - mas sem truques envolvidos! Contudo, na prática, é difícil atingir uma velocidade de vibração rápida o suficiente para esta versão do experimento.

O ganhador do Prêmio Nobel de Física Pyotr Kapitza encontrou a explicação para esse fenômeno na década de 1950. É um efeito dinâmico - as vibrações atuam como uma força estabilizadora sobre o peso do pêndulo para mantê-lo equilibrado. Essa força pode ser encontrada matematicamente a partir de correlações entre a vibração do ponto de suspensão que conecta o motor e o pêndulo e a posição do pêndulo.

Líquidos invertidos?

A experiência cotidiana nos mostra que o líquido também não fica invertido:quando o vapor se condensa na tampa de uma panela ou quando você pinta um teto, gotículas se formarão e, eventualmente, cairão.

Mas quando o teto é feito para vibrar verticalmente, observamos que essas gotículas suspensas são reabsorvidas na camada de líquido, que se achata como se a gravidade estivesse invertida. É o mesmo fenômeno que ocorre com o pêndulo. Vibrar as gotículas suspensas cria força indo para cima, opondo-se à sua massa. Com vibração suficiente, toda a camada de líquido permanece estável.

O que acontece com um objeto colocado em um líquido em levitação?

Quando um objeto é imerso em um líquido, seu comportamento depende de sua densidade. Um objeto que é menos denso do que o líquido irá flutuar na superfície, enquanto um mais denso afundará. Por isso, por exemplo, uma bolha de ar no fundo de um balde de água flutua até a superfície (já que o ar é menos denso que a água à pressão atmosférica). Contudo, no início da corrida espacial, um fenômeno estranho foi observado. As bolhas de gás no combustível do foguete afundariam em vez de flutuar para a superfície sob o efeito das vibrações durante o voo, o que poderia ter consequências graves. Extensos estudos feitos sobre este fenômeno bizarro revelaram que as oscilações das bolhas causadas pela vibração do foguete resultaram em força descendo, opondo-se ao princípio de Arquimedes.

Esta experiência pode ser facilmente reproduzida com um recipiente cheio de um líquido que é feito para vibrar. Você pode usar uma seringa para criar bolhas no líquido e controlar seu movimento alterando a frequência de vibração do banho.

Se você injetar mais ar, é ainda possível encher todo o fundo do recipiente, fazendo assim o líquido levitar sobre uma almofada de ar. Pode parecer paradoxal, mas, assim como acontece com o pêndulo ou as camadas líquidas, a vibração estabiliza o líquido e evita que ele se desloque. Como não pode deixar o ar escapar, permanece em suspensão. Quanto maior a camada de líquido, a vibração mais energética é necessária. Nosso vibrador nos permitiu levantar meio litro de líquido. Ainda muito longe do oceano, mas o suficiente para criar um mundo em miniatura para brincar!

Mundo às avessas

Agora que a decoração está pronta, é hora de imaginar como seria a vida em um mundo assim. Podemos nadar ou flutuar sob este oceano? A resposta está longe de ser óbvia, mas parece que poderíamos, assim como poderíamos flutuar em cima! Quando flutuando, não há absolutamente nenhuma diferença entre estar por cima ou por baixo do líquido. A fonte dessa "antigravidade" é a mesma - vibração. Em uma superfície que não deveria existir, ele estabiliza flutuadores que não devem estar lá. Os efeitos originais da vibração em líquidos ainda são amplamente inexplorados e têm muitas aplicações potenciais. A vibração pode fornecer energia aos líquidos de uma forma diferenciada, forma localizada, sem a necessidade de contato direto. No futuro, isso poderia ser usado para mudar o equilíbrio para a dessalinização, por exemplo, ou para separar misturas de líquidos, bem como elementos misturados nos líquidos, para tratamento de águas residuais e limpeza de derramamento de óleo, por exemplo.

Isto é, em primeiro lugar, um convite à sua imaginação. Esses experimentos fazem você sonhar com barcos cruzando caminhos sem se avistarem, ou um céu cheio de veleiros. É o suficiente para fazer Arquimedes pular da banheira - ou derrubar a banheira completamente.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.