Esferas cada vez menores são acopladas até preencher todo o espaço,
dando ao rolamento uma sincronia e uma estabilidade perfeitas - o
exemplo contém 613 esferas. [Imagem: Araújo et al./PRL]
Físicos brasileiros anunciaram uma descoberta que pode permitir desde a
construção de equipamentos mecânicos mais robustos até o melhor
balanceamento de cargas em redes de computadores.
Virtualmente qualquer equipamento mecânico - de um liquidificador aos gigantescos caminhões usados em mineração, de carros a navios e aviões - usam rolamentos e engrenagens.
E rolamentos são baseados em esferas, enquanto rodas e engrenagens podem ser entendidas como uma esfera em 2D.
Quando mais suave for o movimento das esferas e das engrenagens menor será o atrito.
Por consequência, melhor será o funcionamento do equipamento, gerando
menos calor, menos desgaste e menor consumo de combustível ou
eletricidade.
Rolamentos estáveis
O que os pesquisadores brasileiros descobriram é que redes de esferas
rotativas podem se recuperar melhor de perturbações no seu movimento se
as massas das esferas individuais forem proporcionais ao seu raio.
A descoberta é de Nuno Machado de Araújo, atualmente no ETH de
Zurique, e José Soares de Andrade Júnior, do Departamento de Física da
Universidade Federal do Ceará.
Araújo e seus colegas desenvolveram um modelo matemático para um
sistema de esferas rotativas bidimensionais no qual discos cada vez
menores são usados para preencher todos os espaços entre os discos
maiores.
Cada disco gira no sentido oposto ao de qualquer outro disco que está
em contato com ele, e a velocidade tangencial - a distância traçada por
um ponto sobre a borda de um disco num dado momento - é igual para
todos os discos, independentemente do seu tamanho.
Isto significa que, em cada ponto de contato os discos giram juntos
sem deslizar, e o sistema inteiro permanece em um estado estável e
sincronizado.
O
mecanismo pode se aplicar a esferas, rodas ou engrenagens - olhe com a
visão ligeiramente desfocada e você verá o mecanismo girando. [Imagem:
Araújo et al./PRL]
Segundo os pesquisadores, qualquer sistema mecânico - seja de
esferas, de engrenagens ou de rodas - pode se beneficiar dos novos
resultados, já que sistemas rotativos desses tipos serão mais
resistentes a falhas e desgastes quanto maior for a sincronização entre
os diversos elementos individuais.
"Nessas redes, a sincronizabilidade é otimizada quando há uma força
de acoplamento que está relacionada com o número de contatos. Na nossa
rede, os discos grandes obviamente têm mais contatos, mas eles também
têm mais inércia e isso [abranda] a força de interação entre os discos,"
disse Nuno.
Esse sistema, conhecido como rede de escala livre, descreve um tipo
de rede de alta complexidade que pode também ser usado para estudar
fenômenos que vão das redes biológicas às redes de computadores.
Os pesquisadores afirmam que os discos de seu modelo são essencialmente "osciladores" - neste caso, osciladores rotativos.
Mas o raciocínio é o mesmo para sistemas onde os elementos não estão
girando, mas se relacionam uns com os outros, sempre em busca do menor
"atrito" - é o caso, garantem eles, da internet.
Fonte: Inovação Tecnológica