06/12/2019

Pesquisadores do IMPA estudam formação de ‘véu’ em ondas

Os pesquisadores do IMPA Alexei Mailybaev e André Nachbin

Seja por sua imponência ou pela tranquilidade que transmite, o movimento das ondas quebrando no mar deixa qualquer um fascinado. Observar o ir e vir das águas e os diferentes formatos nos quais ela se transforma é para muitos um simples momento de prazer. Sob o aguçado olhar dos matemáticos, este mecanismo cotidiano da natureza se transforma até em artigo científico.

Especialistas em dinâmica dos fluídos, os pesquisadores do IMPA Alexei Mailybaev e André Nachbin se debruçaram sobre um aspecto bem peculiar: a formação de uma espécie de “véu” que surge na crista da onda segundos antes de ela quebrar. O artigo foi capa do Journal of Fluid Mechanics, principal revista da área de fluidos, em março deste ano.

Na publicação “Explosive ripple instability due to incipient wave breaking”, a dupla de matemáticos do IMPA explica que a formação de pequenas gotas e bolhas que antecede a quebra da onda tem a ver com a trajetória acelerada de rugosidades até a crista da onda, resultando em um esguicho de partículas para cima.

“Quando as ondas começam a se formar, estas pequenas rugosidades em sua face sofrem uma aceleração em direção à crista da onda. Se aproximando dela começam a desacelerar, gerando uma compressão da rugosidade. Logo em seguida acontece este esguicho para o alto iniciando a formação deste lindo véu da onda”, explica André.

Pode-se dizer que o interesse por este objeto de pesquisa surgiu no mesmo lugar para os dois autores. Criado na zona sul do Rio de Janeiro, André costumava carregar sua prancha para a praia do Arpoador ou para o extinto píer, em Ipanema, e assistir aos grandes nomes do surfe carioca deslizarem pelas paredes de água durante a década de 70. Já o russo Alexei se encantou pelo mar do Arpoador anos mais tarde, e costuma contemplá-lo em um momento mais curioso.

“Gosto de sentar à noite na pedra do Arpoador para trabalhar. O holofote forte posicionado na praia permite com que se enxergue detalhadamente as ondas quebrando”, conta o matemático, que afirma que a literatura sobre o fenômeno descrito no artigo ainda é incipiente.

Alexei afirma que este vídeo demonstra o movimento compressivo estudado no artigo. A imagem mostra o mecanismo que leva à intensa compressão de rugosidades perto da crista da onda, exatamente no processo de quebra.

“Esse movimento está por trás da explicação teórica do motivo pelo qual a superfície da água deixa de ser lisa, contínua, e quebra em milhares de gotas. Importante ressaltar que este mecanismo não explica a formação do véu em si, mas é um dos motivos mais plausíveis para explicá-lo”, esclarece André.

Para chegar nesta conclusão, os pesquisadores fizeram simulações computacionais usando um modelo da teoria do potencial que, inclusive, consegue antecipar o momento da quebra das ondas. O mecanismo de compressão na crista gera um forte esguicho vertical dando lugar a um belo véu.

“A parte interessante é que este fenômeno pode ser visto nas praias do Rio de Janeiro, mas poucos notam que se trata de um processo que começa antes do momento da onda virar”, conclui Alexei.

Para ler o artigo completo, clique aqui.

Imagens da formação deste fenômeno podem ser encontradas no YouTube.

Confira a capa da edição de março do Journal of Fluid Mechanics: