Ciência em uma bolha

O professor Howard Stone explicou a ciência envolvida na formação de bolhas durante a palestra anual SEAS Holiday em 18 de dezembro. (Foto de Eliza Grinnell/SEAS Communications.)

Coloque um clipe de papel em um copo de água e ele afundará rapidamente. Mas gentilmente coloque o mesmo clipe de papel na superfície da água e ele flutuará.

Por que o clipe de papel se comporta de maneira diferente? Os resultados contrastantes são causados ​​pela tensão superficial, explicou o professor Howard Stone durante a 15ª palestra anual de férias na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson em 18 de dezembro.

A tensão superficial ocorre nas interfaces da água e do ar porque as moléculas de água têm maior atração entre si do que as moléculas de ar, fazendo com que uma força interna seja exercida na superfície do líquido, que se comporta como se estivesse coberto por uma membrana fina.

O experimento do clipe de papel foi uma das várias demonstrações interativas utilizadas por Stone, ex-membro do corpo docente de Harvard e agora professor Dixon em Engenharia Mecânica e Aeroespacial na Universidade de Princeton, para mostrar o poder da ciência a centenas de crianças locais e seus pais.

Stone, junto com o assistente de pesquisa Daniel Rosenberg, soprou bolhas, estourou um balão d'água, comparou os tamanhos de gotas de água e etanol, fez flutuar um pedaço de barbante na superfície da água e mostrou vídeos em câmera lenta de peregrinos aquáticos em ação - tudo para explicar os efeitos da tensão superficial.

Stone (à esquerda) e Rosenberg estouram um balão de água para mostrar como a tensão superficial e a gravidade afetam a forma da água à medida que ela cai. (Foto de Eliza Grinnell/SEAS Communications.)

Essa tensão superficial é interrompida, fazendo com que os clipes de papel no experimento de Stone caiam no fundo do tanque de água, se apenas algumas gotas de sabão forem adicionadas à água.

A película de sabão que se forma na superfície da água é outro exemplo de como as forças criam propriedades únicas nas interfaces, explicou Stone. As moléculas de sabão são compostas de componentes hidrofílicos e hidrofóbicos; os componentes hidrofóbicos abrem caminho através das moléculas de água para escapar, formando um filme com duas fileiras de moléculas de sabão separadas por uma fina camada de fluido.

"Pensamos no filme de novela como um cabo de guerra", disse ele. "O filme inteiro está sob pressão e puxando sobre si mesmo."

As crianças da plateia foram convidadas a ilustrar esse processo químico. Na frente da sala de aula, crianças vestindo camisetas rotuladas como hidrofóbicas ou hidrofílicas, fazendo o papel de moléculas de sabão, alinhadas de cada lado de crianças vestindo camisetas azuis, que significavam moléculas de água. Segurando as mãos, o filme de sabão humano serpenteou pela frente da sala de aula, provocando aplausos dos pais em seus assentos.

Stone dirige as crianças enquanto elas encenam a formação de um filme de sabão. (Foto de Eliza Grinnell/SEAS Communications.)

Ser capaz de encenar uma reação química foi a parte mais divertida da palestra para Rachel Liu, de 9 anos. Ela estava especialmente interessada em aprender sobre os componentes hidrofílicos e hidrofóbicos das moléculas de sabão.

"A ciência nos diz muito sobre o mundo ao nosso redor", disse ela.

Depois de ouvir a apresentação de Stone, Walter Hopwood, de 8 anos, disse que não aceitaria mais as bolhas de sabão como garantidas. Ele ficou impressionado com a forma como Stone e Rosenberg usaram "experimentos interessantes" para explicar cada processo.

Dar às crianças uma compreensão básica dos princípios científicos e incentivá-las a permanecer curiosas é o objetivo das palestras, disse Stone. Ele se inspirou no livro "Bolhas de sabão", publicado em 1890 e ainda hoje impresso. É baseado em uma coleção de palestras públicas sobre as propriedades dos filmes de sabão que o físico britânico Charles Vernon Boys apresentou a famílias em Londres no final do século XIX.

"Espero que essas crianças percebam que sempre há mais coisas para aprender", disse Stone. "Continue fazendo perguntas, pensando profundamente e fazendo suas próprias observações. Há tantas coisas fascinantes no mundo."