Novo estudo “corrige” teoria de 80 anos sobre turbulência na água

Quando vemos as ondas e as águas do oceano em movimentos rápidos e caóticos, significa que está ocorrendo uma turbulência. Segundo a teoria do matemático Andrey Kolmogorov, proposta em 1941, existe um padrão previsível para que o estado aconteça: em ambientes tridimensionais, como os oceanos e atmosfera, a energia do processo se move das estruturas maiores para as menores; enquanto nos bidimensionais, como finas camadas de água, vai no caminho contrário.

No entanto, segundo um novo estudo, o padrão criado por Kolmogorov não é tão fixo e pode ser alterado.

O trabalho foi liderado pela Universidade de Pittsburgh, nos Estados Unidos, em colaboração com a Universidade de Turim, na Itália. Os resultados foram publicados na revista Science Advances em meados do ano passado. Para os cientistas, influenciar o fluxo de energia turbulenta pode ter potencial de aplicação na gestão costeira e no clima.

Energia da turbulência pode mudar de direção

Inicialmente, os pesquisadores teorizaram a ideia através de tensores, uma ferramenta matemática utilizada para descrever forças, deformações, tensões e movimentos e que ajuda a compreender como as forças atuam em materiais e fluidos.

Na análise, foi possível perceber que a transferência de energia ocorria dependendo de como os tensores eram posicionados e não no caminho esperado pelo padrão descrito por Kolmogorov. Em outras palavras, é como se em uma multidão todos se empurrassem para a mesma direção e seguissem por ela. Se o ângulo da ação mudar, o direcionamento do fluxo da multidão também se altera. 

A teoria foi colocada à prova em laboratório. No teste, foi utilizada uma fina camada de água impulsionada por forças eletromagnéticas. Também havia um campo magnético para gerar um fluxo bidimensional e hastes para perturbar o caminho.

Em seguida, foram adicionadas partículas microscópicas com o objetivo de visualizar o movimento na água. Como resultado, a prática bateu com a ideia teórica e foi possível mudar o padrão de transferência energética.

Segundo os pesquisadores, a descoberta pode ajudar a aprimorar modelos climáticos, já que as mudanças têm alterado a tensão do vento e das correntes, o que, consequentemente, muda o fluxo energético.

“Podemos usar pequenas barreiras físicas de até 10 metros para perturbar as barreiras de transporte oceânico que se estendem por quilômetros. É possível mudar a direção do fluxo de energia, o que pode melhorar a forma como as águas residuais ou outros contaminantes são dispersos ao longo de uma costa”, afirma o autor principal do estudo, Lei Fang, em comunicado.

O achado deve nortear novas pesquisas a fim de se aprofundar ainda mais no potencial de aplicação da teoria no mundo prático.