Para uma folha, uma gota de chuva caindo é equivalente em massa a uma bola de boliche caindo em uma pessoa — então como a folha sobrevive? Uma nova pesquisa elucida o impacto da gota de chuva e a dinâmica física que ajuda a folha a responder, com potenciais aplicações para agricultura e coleta de energia renovável.

No artigo "Ressonância e amortecimento em interações gota-cantilever", publicado na Physical Review Fluids , pesquisadores usam fotografia de alta velocidade para capturar e analisar o impacto de uma gota d'água atingindo uma viga de plástico, medindo tanto as vibrações da viga quanto as deformações da gota em resposta ao impacto.

O autor sênior Sunghwan Jung, professor de engenharia biológica e ambiental na Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida, comparou a viga a um trampolim.

Depois que a gota atinge, "a prancha desce, a gota é alongada para cima", ele disse. "E quando a prancha está subindo, a gota está empurrando para baixo. Elas estão se movendo em direções opostas, o que causa um forte efeito de amortecimento, menos vibração , e isso é benéfico para a planta."

O estudo também aborda um desvio inexplicável dos modelos, que outros pesquisadores documentaram, mas não entenderam: quando o feixe tem um determinado comprimento, a gota d'água se deforma e se move mais, e a oscilação do feixe diminui mais rapidamente.

"Essa discrepância continuou aparecendo em todos os gráficos", disse a autora principal Crystal Fowler, uma estudante de doutorado na área de engenharia biológica. "Descobrimos que quando a frequência natural do feixe se alinha com a frequência natural da gota, a gota se move muito mais."

Conforme a gota ondula mais rapidamente, Fowler disse, eles viram grandes valores de amortecimento, ou uma redução mais rápida na vibração do feixe. Para as plantas, essa vibração reduzida, ou recuperação rápida, após o impacto pode significar menos estresse e uma vida útil mais longa.

A pesquisa pode ajudar cientistas a entender como a chuva flui através de uma copa de floresta ou como a morfologia de uma planta evolui. O trabalho também se encaixa com outros projetos baseados em plantas no laboratório de Jung — entender como os esporos são dispersos pela chuva e como a vibração das plantas pode ser usada para avaliar sua hidratação.

Outra aplicação é desenvolver e melhorar técnicas de coleta de energia renovável: a viga poderia ser substituída por um material piezoelétrico — que produz energia quando pressão é aplicada — que poderia gerar eletricidade quando a chuva o atinge.

"Com esse material, a vibração cria energia", disse Jung. "Você pode imaginar uma torre com essas vigas, uma que parece muito natural, mas também está colhendo energia da chuva."

O artigo é a primeira publicação de Fowler, que é cidadã da Nação Navajo e cresceu em meio a plantas e jardins. "É um ponto de descoberta de algo novo", disse ela. "Percebi logo cedo que gosto de descobrir coisas e deixar minha curiosidade fluir, e a engenharia biológica fornece uma maneira de entender o mundo."