Regar o seu jardim pode ser tanto pragmático quanto divertido com os chamados “aspersores tontos”, aqueles deliciosos artefatos de plástico que borrifam água em loops e espirais divertidos. Mas por trás de sua aparência lúdica reside um sério problema de física que tem intrigado cientistas por mais de um século. Pesquisadores do Instituto Courant da Universidade de Nova York agora enfrentaram o problema do aspersor reverso - popularizado pelo físico Richard Feynman - experimentando com aspersores tontos que eles mesmos construíram. Suas descobertas, publicadas nos Proceedings of the National Academy of Sciences, apoiam uma teoria chamada teoria do fluxo de momento e desmascaram hipóteses anteriores tanto de Ernst Mach quanto de Feynman.

O problema do aspersor reverso remonta a um experimento mental no livro-texto de Ernst Mach de 1883. Mach propôs que um aspersor sugando água não giraria, pois as forças no bocal se cancelariam. Feynman, quando estudante de pós-graduação em Princeton nos anos 1940, famosamente debateu a questão e construiu um experimento no laboratório do ciclotron, observando apenas um leve tremor. Mas experimentos posteriores produziram resultados conflitantes: alguns mostraram rotação reversa constante, outros apenas movimento transitório, e alguns mudanças instáveis de direção.

Em 2024, o matemático aplicado da NYU Leif Ristroph e sua equipe construíram um aspersor personalizado com rolamentos de ultrabaixo atrito, imergiram-no em água e usaram corantes e lasers para rastrear o fluxo. Eles descobriram que o aspersor reverso gira 50 vezes mais devagar que um normal, mas através de mecanismos semelhantes - como um “foguete invertido” onde jatos internos colidem e produzem torque. Seu modelo matemático, a teoria do fluxo de momento, correspondeu aos experimentos, mas apenas testou braços em forma de S.

Agora, Ristroph et al. estendem esse trabalho para aspersores tontos de várias formas, testando modos direto e reverso. Os resultados apoiam fortemente a teoria do fluxo de momento e contradizem as ideias de Mach e Feynman. Eles também mostraram que a forma do braço controla o fluxo do jato, oferecendo diretrizes para projetar estruturas como turbinas que convertem fluxos de fluidos em energia. “Nossas descobertas fornecem uma compreensão mais firme de como os componentes respondem aos fluxos de fluidos - conhecimento que pode orientar futuros avanços em engenharia e tecnologia”, disse o coautor Brennan Sprinkle da Escola de Minas do Colorado.

O laboratório de Ristroph tem um histórico de enfrentar enigmas coloridos: em 2018, aperfeiçoaram a receita de bolhas; em 2021, estudaram as “florestas de pedra” chinesas; em 2021, construíram uma válvula Tesla funcional; e em 2022, analisaram a aerodinâmica de aviões de papel. Porque às vezes a física mais profunda vem dos brinquedos mais bobos.