Mecânica

Turbulência: o mistério está resolvido

Embora esteja acontecendo o tempo todo à nossa volta, e no nosso interior, a turbulência é um dos fenômenos menos compreendidos pela física. A turbulência é o comportamento de agitação ou de redemoinho apresentado pelos fluidos - líquidos ou gases - quando eles se deparam com uma barreira qualquer.

Em 1933, o cientista Johann Nikuradse mediu com precisão a fricção que um fluido sofre quando é forçado através de um cano em velocidade variável. Nikuradse descobriu que a fricção diminui com o aumento da velocidade, subindo então de forma surpreendente em velocidades mais altas para, logo depois, atingir um valor constante.

Ainda que este comportamento seja levado em consideração tanto na construção de oleodutos quanto na fabricação de aviões, ninguém entendia por que ele acontece.

Agora, cientistas da Universidade de Illinois, Estados Unidos, resolveram o mistério. Eles descobriram que esse comportamento dos fluidos resulta das propriedades fundamentais da forma na qual a energia é distribuída entre os redemoinhos que compõem o fluxo em turbulência.

"Como resultado de nossa explicação teórica, os engenheiros agora poderão calcular a força de fricção existente em paredes rígidas, ao invés de simplesmente se basear em uma tabela baseada nos dados de Nikuradse," explica Pinaki Chakraborty, um dos pesquisadores.

A explicação mostra que o comportamento do estado de turbulência não é aleatório, mas contém relações estatísticas sutis, similares às encontradas nas transições de fase que marcam o aparecimento do magnetismo nos cristais.

Bibliografia:

Turbulent Friction in Rough Pipes and the Energy Spectrum of the Phenomenological Theory
Gustavo Gioia, Pinaki Chakraborty, Nigel Goldenfeld
Physical Review Letters
30 January 2006
Vol.: 96, 044502 (2006)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.044502
http://link.aps.org/abstract/PRL/v96/e044502

Roughness-Induced Critical Phenomena in a Turbulent Flow
Gustavo Gioia, Pinaki Chakraborty, Nigel Goldenfeld
Physical Review Letters
30 January 2006
Vol.: 96, 044503 (2006)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.044503
http://link.aps.org/abstract/PRL/v96/e044503




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