Físicos revelam finalmente porque a fita adesiva faz barulho ao ser descolada.

Há coisas do quotidiano que quase ninguém se lembra de pôr em causa: a água molha, a gravidade puxa-nos para baixo e a fita adesiva faz um guincho irritante quando a descolamos.

Ao contrário de muitos mistérios difíceis da física, o “grito” da fita adesiva já tem uma explicação convincente. Uma equipa de físicos liderada por Er Qiang Li, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, recorreu a câmaras de ultra-alta velocidade e a microfones muito sensíveis para registar, com detalhe, o que acontece quando uma fita adesiva transparente é retirada de uma superfície de vidro.

Fita adesiva: fraturas supersónicas, fraturas transversais e ondas de choque

A resposta é mais técnica do que parece: o som estridente resulta de uma sequência de pequenas ondas de choque que se formam quando fraturas supersónicas a atravessar a camada adesiva chegam às bordas da fita.

Em termos simples, uma fita adesiva comum consegue produzir “mini estrondos sónicos” - muito fracos, mas assentes no mesmo tipo de mecanismo associado a movimentos acima da velocidade do som.

O que já se suspeitava sobre o som da fita adesiva

Este ruído característico não é novidade para a investigação. Há décadas que se tenta perceber a origem do fenómeno. Em 2010, um grupo de físicos observou ondas elásticas a propagarem-se pela parte já descolada da fita e levantou a hipótese de o guincho vir dessas vibrações. Mais tarde, um artigo de 2014 relacionou o som com fraturas no adesivo, mas sem conseguir identificar, com precisão, o mecanismo que liga essas fraturas ao ruído no ar.

Li e os seus colegas decidiram esclarecer o que faltava.

A experiência: como observar a fita a descolar ao microscópio

Para ver o processo em detalhe, a equipa montou uma experiência em que retirava do vidro uma tira de fita com 19 milímetros de largura.

O registo foi feito com dois microfones e duas câmaras de alta velocidade:

• uma câmara apontada para a face inferior da fita, através do próprio vidro, para acompanhar o comportamento do adesivo;
• outra câmara acima do ensaio, com uma técnica de imagem que permite visualizar perturbações no ar (com base em variações de densidade), para detetar alterações associadas ao som.

O “aderência-deslizamento”: porque a fita não sai de forma suave

Quando se descola fita adesiva, ela não se separa num movimento contínuo e uniforme. Em vez disso, segue um padrão aos solavancos e caótico que os físicos descrevem como comportamento de aderência-deslizamento.

O ciclo funciona assim:

• Aderência: por uma fração de segundo, o adesivo mantém-se agarrado com teimosia à superfície.
• Deslizamento: quando a força de tração finalmente supera a ligação adesiva, essa ligação cede de repente.

Este processo repete-se sucessivamente ao longo do descolamento.

O detalhe decisivo: fraturas transversais que correm de lado a lado

Durante cada fase de deslizamento, ocorre algo marcante, mas numa escala microscópica: a fita não se separa de modo homogéneo em toda a largura. Em vez disso, o adesivo rasga-se em bandas estreitas que avançam lateralmente, atravessando a fita de uma borda à outra.

Essas ruturas são as chamadas fraturas transversais - e, segundo a equipa, são a peça-chave para perceber porque é que a fita “grita”.

Velocidades inesperadas: quando as fraturas ultrapassam o som

O que torna estas fraturas especialmente invulgares é a rapidez com que se propagam. Os investigadores mediram velocidades de fratura entre cerca de 250 e 600 metros por segundo (aproximadamente 900 a 2 160 km/h).

Para comparação, a velocidade do som no ar à temperatura ambiente ronda 342 metros por segundo (cerca de 1 231 km/h). Ou seja, algumas fraturas deslocam-se na camada adesiva a velocidades que chegam a aproximar-se do dobro da velocidade do som.

A cavidade de vácuo parcial e o nascimento do guincho

Por se moverem tão depressa, estas fraturas deixam momentaneamente para trás uma pequena folga entre a fita e o vidro - uma cavidade fugaz com vácuo parcial. O ar não consegue entrar com rapidez suficiente para a preencher no instante em que se forma.

Essa “bolsa” acompanha a fratura até atingir a borda da fita. Nesse momento, o ar entra de rompante e a cavidade colapsa de forma abrupta.

É precisamente esse colapso súbito que lança para o ar uma onda de choque fraca.

Um choque discreto, mas real, e a confirmação da origem na borda

As ondas de choque observadas deslocam-se a uma velocidade ligeiramente superior à do som - cerca de 355 metros por segundo (aproximadamente 1 278 km/h). Não é um estrondo violento; está mais perto de um “sussurro sónico”. Ainda assim, nasce de um mecanismo associado a propagação rápida e colapsos bruscos gerados por fraturas muito velozes.

Para confirmar de onde vinha cada choque, a equipa comparou o instante de chegada do som aos dois microfones colocados em lados opostos. A análise mostrou que cada onda de choque tem origem na borda da fita, e não ao longo do comprimento da fratura.

Os investigadores admitem que as ondas elásticas na parte já descolada podem contribuir com algum som. No entanto, as imagens obtidas indicam com clareza que a sequência de choques fracos domina e se sobrepõe a essas contribuições.

Porque isto importa (para lá da curiosidade)

Além de explicar um ruído familiar, o estudo ajuda a compreender melhor como materiais adesivos falham sob tração rápida e como pequenas ruturas podem gerar perturbações mensuráveis no ar. Fenómenos do tipo aderência-deslizamento também aparecem noutros contextos, desde o chiar de travões até certos tipos de vibração mecânica e processos de fratura em materiais, pelo que este tipo de medição detalhada pode inspirar novas formas de controlar ruído e desgaste em aplicações industriais.

Vale ainda notar que, no dia a dia, o som pode variar consoante a superfície (vidro, plástico, metal), a tensão aplicada, o ângulo de descolamento e até condições ambientais como a temperatura. Estes fatores alteram como a fratura progride e como as cavidades se formam e colapsam - o que pode tornar o guincho mais agudo, mais grave, mais contínuo ou mais “aos golpes”.

No fim, fica a conclusão mais divertida: não é preciso ser piloto a voar em regime de Mach para “partir” a barreira do som - basta um rolo de fita adesiva e vontade de a descolar.

A investigação foi publicada na revista científica Revisão Física E.