Se você quiser entender por que alguns castelos de areia são altos e têm estruturas intrincadas, enquanto outros são pedaços de areia quase sem forma, ajuda ter uma formação em engenharia geotécnica.
Como educadora de engenharia geotécnica, uso castelos de areia na sala de aula para explicar como as interações do solo, da água e do ar possibilitam a reconstrução de paisagens após a mineração de metais críticos para a transição energética.

Construir um castelo de areia se resume à mistura certa desses três ingredientes. A areia fornece a estrutura, mas é a água entre os grãos de areia que fornece a força – neste caso, a sucção – que mantém a areia unida. E sem a quantidade certa de ar, a água apenas separaria os grãos de areia.

Não é qualquer areia

Grãos de areia, de acordo com as normas do organismo ASTM International's Unified Soil Classification System, são partículas de solo com um diâmetro de 0,003 polegadas (0,075 mm) a 0,187 polegadas (4,75 mm). As areias, por definição, têm pelo menos metade de suas partículas nessa faixa. Silte ou argila é o solo com partículas menores que o tamanho da areia. E solo com partículas maiores que o tamanho da areia é cascalho.

O tamanho das partículas, ou grãos, também determina a aparência e a sensação da areia. Os menores grãos de areia têm uma textura quase como açúcar em pó. Os grãos maiores são mais do tamanho de pequenas lentilhas secas.

A maior parte da areia servirá para construir um castelo de areia, mas a melhor areia tem duas características:grãos de areia em vários tamanhos diferentes e grãos com bordas angulares ou ásperas. A variação no tamanho do grão permite que grãos de areia menores preencham as bolsas, ou poros, entre os grãos de areia maiores. O resultado é o aumento da resistência da areia.

Grãos de areia mais angulosos, com cantos afiados, se encaixam melhor, tornando o castelo de areia mais forte. É a mesma razão pela qual uma pilha de blocos de madeira angular ficará em uma pilha, mas uma pilha de bolinhas de gude irá para todos os lugares.

É também por isso que, surpreendentemente, a melhor areia para castelos de areia não é normalmente encontrada em uma ilha ou praia costeira. Grãos de areia mais angulosos são geralmente encontrados mais próximos das montanhas, sua fonte geológica. Esses grãos de areia ainda não tiveram suas bordas arredondadas pelo vento e pela água. Construtores profissionais de castelos de areia chegam ao ponto de importar areia de rio para suas criações.

Finalmente, quanto mais próximos estiverem os grãos de areia, mais forte será a areia. Pressionar a areia molhada firmemente, por compactação ou compactação, espreme os grãos de areia, diminuindo o tamanho dos poros e aumentando o efeito que a água pode ter. A compactação também aumenta o intertravamento dos grãos e, consequentemente, a resistência da areia.

A água é fundamental

Sem água, a areia apenas forma uma pilha. Muita água e areia flui como líquido. Mas entre a areia seca e a areia saturada existe uma ampla gama de níveis de umidade que permitem a construção de castelos de areia.

A água é coesa, o que significa que a água gosta de grudar na água. Mas a água também gruda ou sobe em certas superfícies. Olhe para um copo meio cheio de água e você verá a água subindo um pouco pelo interior do copo. A gravidade ainda mantém a água no copo, mas a água está tentando subir e molhar a superfície. Essa pequena luta pelo poder é o que torna os castelos de areia possíveis.

Exatamente onde o ar e a água se encontram, há tensão superficial. A interface ar-água puxa para baixo, tentando manter a água unida contra as forças concorrentes de umedecimento da superfície, coesão e gravidade. A tensão superficial puxa a água como a pele esticada de um balão. E a tensão superficial também aproxima os grãos de areia.

Se o copo fosse muito mais fino, como um canudo, a água subiria mais alto e teria mais tensão superficial. Quanto mais estreito o canudo, mais alto a água subiria. Esse fenômeno é chamado de capilaridade.

A água se comporta da mesma maneira na areia molhada. Os poros, ou espaços, entre os grãos de areia são como um monte de canudos muito pequenos. A água forma pequenas pontes entre os grãos. A água nessas pontes está sob tensão, puxando os grãos por uma força que nós, engenheiros geotécnicos, chamamos de tensão de sucção.

Água suficiente

A quantidade de água na areia controla o tamanho e a força das pontes de água. Pouca água equivale a pequenas pontes entre os grãos de areia. Mais água, e o tamanho e o número de pontes crescem, aumentando a sucção que mantém os grãos de areia juntos. O resultado é uma areia de castelo de areia perfeita.

Muita água, porém, e a sucção é muito fraca para manter a areia unida.

Uma regra geral para construir grandes castelos de areia é uma parte de água para cada oito partes de areia seca. Em condições ideais de laboratório, porém, com areia densa e evaporação zero, uma parte de água para cada cem partes de areia seca pode produzir maravilhas. Em uma praia, a areia com o nível certo de umidade fica perto da linha da maré alta quando a maré está baixa.

Aliás, o sal da água do mar também pode ser um benefício para a estabilidade do castelo de areia. As forças capilares mantêm os grãos de areia juntos inicialmente, mas a água capilar eventualmente evapora, principalmente em um dia ventoso. Quando a água do mar seca, o sal fica para trás. Como a água do mar estava formando pontes entre os grãos, o sal cristaliza nesses pontos de contato. Desta forma, o sal pode manter um castelo de areia em pé por muito tempo depois que a areia secou. Mas tome cuidado para não mexer na areia salina; é frágil e dobrável.

Para construir um castelo de areia forte, areia compacta e um pouco de água tão firmemente quanto possível. Prefiro criar um monte denso e depois escavar e esculpir para revelar a arte dentro. Você também pode compactar a areia em baldes, copos ou outros moldes e construir do zero. Apenas certifique-se de obter a areia densa e coloque o molde em uma base compactada. As mãos são ótimas ferramentas de compactação e escultura, mas uma pá ou uma concha permitem mais precisão. Divirta-se e não tenha medo de ficar arenoso! + Explorar mais

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