Porque é que a fita adesiva “grita” quando a descolamos?

Há coisas na vida que a maioria das pessoas aceita sem grandes perguntas: a água molha, a gravidade puxa tudo para baixo e a fita adesiva de celofane parece gritar quando a arrancamos.

Ao contrário das complexidades da gravidade, o motivo por trás do guincho da fita já foi finalmente esclarecido. 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 precisão, o que acontece quando uma fita adesiva transparente comum (tipo Scotch) se separa do vidro.

O que está por trás do guincho: ondas de choque e fracturas supersónicas

A explicação é surpreendentemente técnica: o som estridente corresponde a uma sequência de minúsculas ondas de choque, que surgem quando fracturas supersónicas, a correr dentro da camada adesiva, atingem as bordas da fita.

Sim: a fita auto-adesiva mais banal do dia a dia produz micro “booms” sónicos.

O fenómeno “stick-slip” (aderir–deslizar) já era suspeito há décadas

Na verdade, os protestos ruidosos da fita adesiva são estudados há várias décadas. Em 2010, uma equipa de físicos observou ondas elásticas a propagarem-se pela parte já descolada da fita e avançou a hipótese de que o guincho vinha daí. Mais tarde, um artigo de 2014 associou o som a fracturas na fita, mas sem conseguir identificar o mecanismo exacto.

Li e os seus colegas quiseram resolver o enigma de vez. Para isso, conceberam uma experiência que permitisse observar ao pormenor o que acontece quando se descola do vidro uma tira de fita adesiva transparente com 19 milímetros de largura (0,75 polegadas).

Quando puxamos pela fita, ela não se desprende num único movimento contínuo. Em vez disso, avança aos solavancos, num padrão irregular e caótico a que os físicos chamam “stick-slip”. Este comportamento aderir–deslizar tem sido analisado há décadas.

À medida que se puxa, o adesivo continua agarrado à superfície por uma fracção de segundo - essa é a fase de “stick” (aderir). Quando a força de tracção acaba por superar a ligação adesiva, dá-se uma cedência súbita - a fase de “slip” (deslizar). E este ciclo repete-se continuamente enquanto a fita vai sendo descolada.

Fracturas transversais: a peça-chave na fita adesiva tipo Scotch

Durante cada fase de deslizamento, porém, decorre algo marcante à escala microscópica dentro do adesivo. A fita não se desprende de forma uniforme em toda a largura; em vez disso, rasga-se em bandas estreitas que correm lateralmente ao longo da fita, de uma borda à outra.

Estas rasgaduras chamam-se fracturas transversais, e Li e os seus colegas concluíram que são elas que explicam por que razão a fita “grita”.

Como foi feita a medição: microfones, câmaras de alta velocidade e imagem schlieren

A equipa registou a fita a ser descolada com dois microfones e duas câmaras de alta velocidade: uma filmava a parte inferior da fita a partir de baixo do vidro, enquanto a outra, colocada acima da montagem experimental, usava um sistema de imagem schlieren para captar perturbações no ar à volta.

O que torna estas fracturas tão invulgares é a velocidade. Foram observadas velocidades de fractura entre cerca de 250 e 600 metros por segundo (560 a 1.340 milhas por hora). Para comparação, a velocidade do som no ar à temperatura ambiente é de aproximadamente 342 metros por segundo. Isto significa que algumas fracturas atravessam a camada adesiva a velocidades que se aproximam do dobro da velocidade do som.

O mecanismo do som: cavidade, vácuo parcial e colapso na borda

Por se deslocarem tão depressa, as fracturas deixam atrás de si uma minúscula separação entre a fita e o vidro - um bolso fugaz de vácuo parcial. O ar não consegue entrar com rapidez suficiente para o preencher no momento em que se forma. Essa cavidade acompanha a fissura até chegar à borda da fita; aí, o ar irrompe para dentro e a cavidade colapsa subitamente.

Esse colapso abrupto é o que lança para o ar uma onda de choque fraca. Estes choques isolados deslocam-se a uma velocidade ligeiramente superior à do som - 355 metros por segundo - mais um sussurro sónico do que um estrondo, embora impulsionado por mecanismos supersónicos semelhantes.

Por fim, ao compararem o tempo de chegada do som a dois microfones colocados em lados opostos da fita, os investigadores confirmaram que cada choque tem origem na borda, e não ao longo do comprimento da fissura.

O papel das ondas elásticas na fita descolada

“"As ondas elásticas que viajam na fita descolada também poderiam produzir algum som," concluem os investigadores, "mas os nossos resultados de imagem mostraram claramente que a sequência de choques fracos se sobrepõe a quaisquer contributos desse tipo."”

A investigação foi publicada na Physical Review E.