Pesquisadores da Universidade de Waterloo conseguiram um feito que antes era considerado impossível: fazer uma esfera rolar por uma superfície totalmente vertical sem aplicar nenhuma força externa.

O movimento espontâneo de rolamento, capturado por câmeras de alta velocidade, foi uma observação inesperada após meses de tentativa, erro e cálculos teóricos por duas equipes de pesquisa de Waterloo.

"Quando vimos isso acontecer pela primeira vez, ficamos francamente incrédulos", disse a Dra. Sushanta Mitra, professora de engenharia mecânica e mecatrônica e diretora executiva do Instituto de Nanotecnologia de Waterloo.

"Verificamos tudo duas vezes porque parecia desafiar o senso comum. Houve entusiasmo no laboratório quando confirmamos que não era um acaso e que se tratava de um rolamento vertical real."

A descoberta dependia de encontrar o equilíbrio certo de elasticidade, ou maciez, entre uma esfera do tamanho de uma ervilha e uma lâmina vertical do tamanho de uma tela de celular usada em experimentos.

Se as esferas fossem muito moles, elas grudavam na superfície ou deslizavam. Se fossem muito rígidas, elas caíam direto pela força da gravidade.

Mas quando os pesquisadores encontraram a combinação certa de elasticidade — com uma esfera com a consistência aproximada de um ursinho de goma e uma superfície que pareceria um mouse pad esponjoso — a esfera rolou lentamente para baixo a uma taxa de cerca de um milímetro a cada dois segundos.

"O importante é que, à medida que rola, a esfera muda ligeiramente de forma no ponto de contato", disse Mitra. "A borda frontal funciona como um zíper de fechamento, enquanto a borda traseira funciona como um zíper de abertura. Essa assimetria cria torque, ou aderência, suficiente para continuar rolando sem grudar ou cair completamente."

O periódico Soft Matter , que publicou o artigo "Rolamento espontâneo de uma esfera macia sobre um substrato macio vertical", disse em um resumo que a descoberta "desafia nossa compreensão básica da física".

Em termos práticos, disse Mitra, a descoberta poderia ser usada no desenvolvimento de robôs leves para inspecionar canos, explorar sistemas de cavernas ou auxiliar na fabricação de melhores equipamentos para missões a Marte ou outros empreendimentos de exploração espacial.

"Isso abre uma maneira totalmente nova de pensar sobre o movimento em superfícies verticais", disse Mitra. "Atualmente, robôs e veículos estão limitados a superfícies horizontais ou ligeiramente inclinadas. Esta descoberta pode mudar isso."