Quando uma gota de café atinge a superfície do líquido na xícara, uma torre característica de café se forma por um período muito curto, às vezes até com uma nova gota no topo. Em um jornal que apareceu em Fluidos de revisão física hoje, uma equipe de pesquisadores de Amsterdã, Delft e Paris lançam uma nova luz sobre esse efeito intrincado.

O efeito da formação de jato não é particular do café:o mesmo efeito pode ser visto, por exemplo, quando uma gota de chuva atinge um lago. Quando em vez de café, uma gota de leite cai na superfície do café, outro efeito interessante é observado:a torre de líquido será quase toda branca. Isso é, não é o café que espirra para cima, é o leite que 'salta de volta. "

Não apenas gravidade

Cees van Rijn, autor principal da nova publicação, diz:"Uma explicação aproximada para o efeito de formação de jato é conhecida há muito tempo. Quando uma gota atinge a superfície do líquido, a superfície pode obter uma "cratera de impacto temporária". Uma vez que o líquido voou de volta para o centro desta cratera, não tem para onde ir a não ser para cima, que é como o jato se forma. "

Contudo, apesar de mais de um século de pesquisa, os detalhes precisos do processo ainda não eram claros. Em particular, compreender a velocidade variável com que o jato se move para cima era um pouco um enigma. Quando os pesquisadores investigaram diferentes líquidos usando luz laser e câmeras rápidas, eles descobriram que logo após a formação, a velocidade dos jatos diminui a uma taxa incrível. Van Rijn:"Pode-se esperar que o principal motivo da desaceleração do jato seja a gravidade puxando o líquido para baixo. No entanto, observamos que logo após a formação, a desaceleração pode ser de cinco a vinte vezes mais forte do que pode ser explicada apenas pela gravidade. "

Construindo um modelo

Os pesquisadores conjeturaram que o principal fator responsável por essa desaceleração extrema era a tensão superficial do líquido - o mesmo tipo de tensão que permite a formação de bolhas de sabão. A camada externa de líquido na torre atua de forma semelhante a essa bolha, e sua curvatura força o jato a desacelerar e eventualmente se contrair - muito mais rápido do que se poderia esperar com base apenas na gravidade. Van Rijn acrescenta:"O efeito é mais forte quando o jato acaba de se formar. Quando o líquido atinge seu ponto mais alto, a situação está essencialmente de volta ao normal:o líquido cai com no máximo o dobro da aceleração causada pela gravidade, e perdeu seu último pedaço de aceleração extra quando a superfície é alcançada novamente. Todo o processo complexo ocorre em cerca de um décimo de segundo. "

Com esta explicação em mente, os físicos decidiram criar um modelo matemático para descrever a formação do jato. O modelo fez uso de outra propriedade surpreendente dos jatos:eles sempre parecem quase iguais - a altura e a largura do jato variam com o tempo, mas, fora isso, a forma não muda. Esta propriedade de 'auto-similaridade' permitiu aos pesquisadores criar um modelo muito preciso, que, quando comparado com medições em diferentes líquidos, como água, etanol e uma mistura de água e glicerol, combinou com muita precisão todas as observações.

No espaço

Os físicos já estão pensando sobre a próxima etapa de seu programa - na verdade, eles estão considerando levar os experimentos ao espaço. Van Rijn:"Seria muito bom nos livrarmos completamente da gravidade e entender o papel da tensão superficial sozinha. Adoraríamos fazer nosso próximo conjunto de experimentos na Estação Espacial Internacional para ver o que exatamente acontece em um ambiente livre de gravidade. . "