Efeito da direcionalidade em processos de fragmentação

Perfuração de cubos

Imagem cedida pelos autores

Inovador

Há cerca de 30 anos Y. Kantor propôs, com base em simulações numéricas, uma equivalência entre a fragmentação do sólido com o aumento dos defeitos locais e o processo de perfuração. No artigo publicado na Physical Review Letters os investigadores combinaram simulações numéricas com resultados rigorosos para mostrar que a fragmentação do sólido com o aumento dos defeitos locais não é equivalente ao processo de perfuração.

Quantos furos são necessários para que um cubo de madeira colapse? Segundo os investigadores Ken  Julian Schrenk, Marcelo Richard Hilário, Vladas Sidoravicius, Nuno Araújo, Hans Herrmann, Marcel Thielmann e Augusto Teixeira a resposta aparentemente simples mostra resultados inesperados com potencial impacto em estudos de fragmentação e da física de fenómenos críticos.

O artigo “Critical fragmentation properties of random drilling: How many random holes need to be drilled to collapse a wooden cube?” da autoria destes investigadores foi capa do volume 115 da Physical Review Letters, publicada a 5 de fevereiro de 2016.

A conectividade de um bloco sólido de material depende fortemente da densidade de defeitos.

“Mostrámos que a direcionalidade dos furos altera drasticamente a estatística da fragmentação do sólido. Por exemplo, a conectividade do cubo perto do colapso (quando a parte superior do cubo fica desconectada da parte inferior) é menos abrupta, o pedaço final é mais compacto e se o material for condutor a sua condutividade será maior”, diz Nuno Araújo, um dos autores e investigador do Departamento de Física e do Centro de Física Teórica e Computacional de Ciências.

Como criar defeitos num sólido?

Os materiais bidimensionais são perfurados de forma sequencial sendo possível medir a evolução das propriedades do material restante. Os materiais tridimensionais são furados a partir da superfície usando, por exemplo, uma perfuradora.

Os resultados apresentados neste artigo chamam a atenção para o efeito da direcionalidade em processos de fragmentação, levantando questões de natureza prática. Nuno Araújo exemplifica: “a integridade de estruturas de madeira, como por exemplo, os charmosos bangalós de montanha, está ameaçada por pragas de térmites que vão fragilizando a estrutura enquanto se movimentam no seu interior”.

A equipa junta físicos e matemáticos e pretende continuar a averiguar as alterações do processo de fragmentação.

Ana Subtil Simões, Gabinete de Comunicação, Imagem e Cultura de Ciências
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt

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As alterações climáticas podem mudar a natureza do impacto do lagostim-vermelho-da-Louisiana (Procambarus clarkii) nos ecossistemas.

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No dia 14 de setembro, pelas 17h30, a arqueóloga Lídia Fernandes vai falar sobre o chão, no MUHNAC-ULisboa, em mais uma sessão de 60 Minutos de Ciência.

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