18 de março de 2009
Bolhas e garrafas de cerveja: uma combinção explosiva
Uma câmera de alta velocidade revela a física por trás do truque de bar
Por Devin Powell
Colaborador do ISNS

(Pittsburgh, Pennsylvania) — Você pode pensar que espatifar garrafas de cerveja seja uma atividade incivilizada que deveria ser relegada aos cowboys de um spagestern ou os bêbados de uma noite de São Patrício. Porém, no encontro deste ano da Sociedade Americana de Física em Pittsburgh, um grupo de cientistas demonstrou como quebrar uma garrafa com as mãos nuas. O segredo para o truque, dizem eles, é o poder explosivo das bolhas.

A experiência começou em uma festa na Universidade de Nova York há dois anos, onde o matemático Sunny Jung estava bebendo a bebida da noite: cerveja Corona que vem em uma garrafa transparente de vidro. Ele e seus colegas do Instituto de Tecnologia de Massachussets, Universidade de Nova York e Universidade Estadual de Kent State University tentavam reproduzir um truque visto no Youtube: encher uma garrafa de vidro com água, deixando um pouco de ar no topo; prender o gargalo com uma das mãos, sacudir vigorosamente e dar um forte tapa com a palma da outra mão na boca da garrafa. Se fosse feito corretamente, o fundo da garrafa seria violentamente espatifado.

Uma explicação para o truque é que a mudança de pressão na garrafa, causada pelo golpe com a mão, seria a responsável pela explosão. Mas quando o grupo de cientistas tentou repetir a façanha com água desgaseificada — uma água pura sem bolhas — a garrafa continuou intacta, embora a mão golpeasse com a mesma força. As bolhas no líquido eram um elemento crítico para causar uma explosão.

As bolhas já foram responsabilizadas por outros cenários de destruição líquida. Quando a água de desloca depressa e muda de pressão, bolhas se formam e explodem, liberando ondas de choque em miniatura — um fenômeno conhecido como cavitação. Quando muitas bolhas explodem simultaneamente, a força combinada da cavitação pode ser enorme. Um predador, chamado camarão-pistola, por exemplo, dispara bolhas sobre sua presa com um rápido estalo de sua garra especial. Quando os peixes se movem através da água, eles geram bolhas que explodem e marcam suas escamas com pequenas indentações; o mesmo acontece com os hélices de aço de embarcações e submarinos.

Para verificar se a cavitação explicava o truque com a garrafa de cerveja, a equipe instalou uma câmera de alta velocidade e um microfone, e repetiu a experiência em um laboratório. Eles observaram que, quando a garrafa de cerveja batia na mão, todo o líquido corria rapidamente para cima. Milhares de novas bolhas apareciam pelo líquido na medida em que a pressão da água em movimento diminuía.

Quando o líquido refluía para baixo, as bolhas se juntavam no fundo e implodiam. Nesse momento, o microfone captou um ruido de alta-freqüência — soa como cascalho sendo sugado por uma bomba — diz o membro da equipe Jake Fontana. Oitenta milissegundos depois da “assinatura acústica” da cavitação, a garrafa explodiu.

“A força de todas essas bolhas que implodiam, ficou concentrada em uma pequena área”, diz Fontana. Medindo o quão rápido a garrafa devia ser sacudida para cima para quebrar, ele calculou, em uma estimativa grosseira, que a pressão gerada na borda inferior seja de aproximadamente 1.000 psi, a mesma pressão que um mergulhador sentiria a uns oitocentos metros de profundidade no oceano.

Christopher Brennen, que estuda a cavitação no Instituto de Tecnologia da Califórnia, concorda com a explicação. Com base em seus próprios cálculos, ele suspeita que a estimativa grosseira da equipe pode ter subestimado a verdadeira pressão gerada pelas poderosas bolhas.

O truque parece não funcionar em outros recipientes de vidro, tais como tubos de ensaio. A garrafa de cerveja, com seu fundo chato e gargalo estreito, parece ter o formato ideal para concentrar as bolhas. Se você quiser tentar a experiência por conta própria, a equipe sugere que você calce luvas protetoras, compre uma cerveja barata com uma garrafa fina e realize a experiência sobre um balde para recolher a espetacular bagunça resultante.

Este texto é fornecido para a media pelo Inside Science News Service, que é apoiado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics), uma editora sem fins lucrativos de periódicos de ciência. Contatos: Jim Dawson, editor de notícias, em jdawson@aip.org.