Com muitas pessoas indo para dentro de casa durante os meses de inverno e as gota­culas respirata³rias atuando como um dos principais contribuintes para a disseminação do COVID-19, a comunidade cienta­fica renovou o interesse na dina¢mica por trás de como eles se espalham. Modelar esse comportamento em uma variedade de cenários parapartículas que variam de menos de 1 micra´metro de tamanho a 1.000 micra´metros éum desafio.

No AIP Advances , Hongping Wang e sua equipe mostram modelos de como gotas respirata³rias caa­ram de um manequim dentro de um taºnel de a¡gua, que estava inclinado em a¢ngulos diferentes para imitar uma pessoa subindo e descendo escadas.

"Dois padraµes diferentes de dispersão de gota­culas são observados devido aos diferentes fluxos de esteira", disse Wang. "Esses resultados sugerem que devemos tossir com a cabea§a baixa em direção ao solo para garantir que a maioria das gotas entre na regia£o da esteira."

O grupo de manequins impressos em 3D usando resina branca, cada um com um a¢ngulo de inclinação diferente para representar a inclinação que fazemos naturalmente ao subir escadas e a inclinação para trás quando descemos.

Depois de colocar cada manequim no taºnel de água, eles introduziram microesferas de vidro ocas no taºnel. Quando iluminadas por lasers, as microesferas de vidro forneciam uma maneira de visualizar o movimento do fluxo atrás dos manequins. Este campo de fluxo, frequentemente chamado de esteira, foi estudado usando uma técnica chamada velocimetria de imagem de parta­cula.

Em simulações de computador ,partículas mais baixas que a cabea§a e movendo-se em direção ao solo ficaram presas na esteira de cada manequim e se moveram para baixo. Parecia que aspartículas acima da cabea§a eram capazes de se mover por distâncias relativamente grandes horizontalmente, como se fossem emitidas do topo da cabea§a.

Para os manequins cujas inclinações refletiam a subida de escadas, aspartículas se concentravam abaixo do ombro e se moviam para baixo com uma curta distância de deslocamento. Para simular a descida, aspartículas que se dispersavam sobre a cabea§a da pessoa eram carregadas por uma longa distância.

"O maior desafio écomo usar aspartículas da águapara simular as gota­culas no ar", disse Wang. "A parte mais surpreendente foi que aspartículas mais altas do que a cabea§a podem viajar uma distância muito maior do que aspartículas mais baixas do que a cabea§a devido a  indução do fluxo da esteira."

Em seguida, Wang quer estudar os efeitos 3D do que acontece quando pessoas reais tossem enquanto caminham em condições experimentais.