Horizontes da Física 5 – A Física das Dunas

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Integrado no ciclo de palestras Horizontes da Física 5, decorreu no passado dia 27 de Março, na Universidade de Aveiro, a quarta e última palestra, intitulada A Física das Dunas, a cargo do Prof. Dr. Hans Herrmann, da ETH – Zürich, Suíça.
 

Assisti aos 3 eventos anteriores, que considerei interessantíssimos e foi com muita pena que não pude assistir também a este. Felizmente, alguns amigos estiveram presentes e atentos.

horizontes da física

O nosso leitor Marinho Lopes, esteve presente na palestra e fez um excelente resumo.
Escreveu ele:

“Sem entrar em pormenores, o palestrante começou por mostrar algumas dunas de areia (referiu, por exemplo, a maior duna da Europa, que como sabem se situa na costa de França, Duna de Pyla).

Seguidamente, passou à motivação do estudo das dunas: não se trata apenas de um problema académico, pois nalguns países, em particular no norte de África e no Brasil, as dunas avançam sobre cidades e obrigam populações a andar com a casa às costas. Além disso, limpar as estradas da areia é uma tarefa diária.

Passou depois a explicar em que consistem as dunas: a “unidade básica” são as barcanas, que têm um aspeto semelhante à Lua em quarto crescente/ minguante. A direção do vento é dada pela linha que corta essa “lua” em duas partes, vindo o vento do lado “exterior” à “lua”. Esse lado exterior tem sempre uma inclinação inferior à inclinação do lado interior, porque enquanto o lado exterior é criado pela força do vento (que vai “empurrando” os grãos de areia, fazendo-os subir), o lado interior é consequência da força da gravidade, que se traduz em avalanches de areia. A parte superior das dunas de areia é chamada de crista.

Depois do palestrante expor estas ideias básicas, passou a explicar a Física do problema, ou seja, as equações e os processos que dão origem às barcanas (embora tenha evitado explicar em detalhe as equações, para não assustar o público). Referiu, em particular, os três processos com os quais o vento faz movimentar a areia: arrasto (grãos de grandes dimensões não chegam a “voar”, são apenas “empurrados”), saltação (grãos de dimensões intermédias “saltam” e ao caírem fazem “saltar” outros grãos, ao transferirem o seu momento linear) e ainda a suspensão, que afeta os grãos mais pequenos (com um diâmetro inferior a 0.1 mm, se bem me lembro), que não chegam a cair nas imediações (acabam por vos entrar nos olhos, a milhares de quilómetros de distância de onde vieram), pelo que este processo não contribui para a formação das dunas. Uma vez apresentado o modelo, demonstrou o quão bem está a teoria em acordo com as medições experimentais, comparando simulações numéricas do modelo com dados reais.

O palestrante falou ainda do efeito da vegetação, que altera a forma das barcanas (mais uma vez o modelo está em bom acordo com o que se encontra na natureza). Também discutiu a “colisão” de barcanas, mostrando vários casos diferentes, explicando como é possível, por exemplo, encontrar barcanas de dimensões inferiores à “frente” (lado interior) de barcanas maiores, quando olhando apenas para o fluxo do vento tal não deveria ser possível. Referiu também as dunas de Marte, mostrando que estas são diferentes no seu formato às da Terra, isto porque a força da gravidade é diferente, a constituição da “areia” é diferente e os ventos também são diferentes. Contudo, todos esses dados são já conhecidos, pelo que colocando esses parâmetros no modelo, este devolve as barcanas com o formato observado em Marte.

Há porém ainda muitos problemas por resolver. Por exemplo, algumas das equações usadas são meramente empíricas, ou seja, são equações que se adequam simplesmente às observações experimentais, ao invés de advirem de um entendimento físico do fenómeno. Além disso, há certas características mensuráveis das barcanas para as quais ainda não há uma teoria que explique o porquê desses exatos valores. Por exemplo, o ângulo de inclinação da parte interior da barcana, onde ocorrem as avalanches, tem sempre no máximo um ângulo de 35º – falta uma explicação teórica que mostre o porquê de ter que ser 35º e não 40º, por exemplo. Por outro lado, existem também dunas que “cantam” ao sabor do vento (com sons que podem ir até 120 dB, o que é um som quase insuportável para os nossos ouvidos!) – ainda se desconhece como é que esta possível ressonância funciona.”

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