Ruído da fita adesiva vem de pequenas ondas de choque nas fissuras da cola

Pesquisadores descobriram que o som estridente produzido ao descolar fita adesiva nasce de minúsculas ondas de choque, criadas quando fissuras muito rápidas atravessam a camada de cola e atingem a borda da fita.

O achado derruba a explicação tradicional de que o chiado conhecido viria principalmente do atrito entre as superfícies durante o descolamento.

Onde começa o ruído da fita adesiva

Na película fina de adesivo, o desprendimento não ocorre como um puxão contínuo e uniforme: em vez disso, fissuras estreitas correm pela cola enquanto a fita se solta.

Em um estudo recente, Sigurdur T. Thoroddsen, da King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), mostrou que a origem do som está na borda da fita.

As gravações associaram cada pulso sonoro ao instante em que uma fissura terminava o seu percurso - e não ao simples ato de a ponta solta dobrar e voltar como um “estalo”.

Esse sincronismo enfraqueceu a hipótese de um ruído causado apenas por “esfregar” e apontou para um evento rápido acontecendo dentro da cola enquanto ela se rompe.

Fissuras mais rápidas do que o ar

Durante o movimento de stick-slip (descolamento em “para-e-anda”), a cola alterna entre prender com força e ceder em disparos repentinos. Nesses disparos, fissuras transversais atravessaram a fita a cerca de 820 a 1.970 pés (450 a 600 metros) por segundo.

Como o ar não consegue preencher esse espaço com a mesma rapidez, uma pequena região de baixa pressão acompanha cada fissura até a borda.

Quando essa “lacuna” encontra o ar parado e colapsa, ela emite um pulso brusco de pressão - o sinal que o ouvido percebe.

Quando pulsos viram um guincho contínuo

Um único pulso isolado soaria como um pio curto, e não como o guincho longo e desagradável que as pessoas associam à fita adesiva. O problema é que, ao descolar, surgem disparo após disparo em sequência tão rápida que o ouvido junta tudo em um único som contínuo.

Em uma das sequências em alta velocidade, as frentes de choque apareceram cerca de 37.000 vezes por segundo, muito acima da faixa normal de audição.

Isso ajudou a entender por que o ruído parece ao mesmo tempo áspero e constante, ainda que a fonte real seja uma cadeia de eventos separados.

Câmaras registram a evidência

A pista mais clara veio da comparação de qual microfone captava cada pulso primeiro durante o descolamento. O microfone mais próximo do “destino” da fissura registrava o pulso antes - e o vídeo de alta velocidade também mostrava a formação do choque justamente ali.

Uma segunda câmara, operando a dois milhões de fotogramas por segundo, usou schlieren, uma técnica que evidencia variações de densidade no ar.

"Cada pulso sonoro é gerado quando a ponta de uma fratura alcança a borda da fita", escreveu Thoroddsen.

Teoria antiga sobre o ruído da fita adesiva

Trabalhos anteriores já tinham ligado o guincho às fissuras, mas ainda faltava cravar o gatilho final. Em 2010, um artigo já havia observado bandas de fratura atravessando a fita em descolamento a cerca de 1.640 pés (500 metros) por segundo.

Quatro anos depois, outro estudo conectou essas bandas a picos fortes de som por volta de 20 e 50 quilohertz.

O resultado mais recente fechou a lacuna ao mostrar que o pulso nasce no momento em que cada fissura chega ao ar livre.

Luz ao descolar

A fita adesiva já era conhecida entre físicos porque um experimento de 2008 mostrou que luz e raios X podem surgir durante o descolamento.

Esse brilho é chamado de triboluminescência - luz libertada quando superfícies se separam ou se quebram e cargas elétricas saem do equilíbrio.

No vácuo, o efeito ficou intenso o suficiente para formar a imagem de um dedo, indicando quanta energia pode ser concentrada ao descolar fita.

Ao lado do novo resultado sobre o som, aquela surpresa antiga parece menos uma curiosidade e mais uma outra regra oculta do ato de descolar.

Engenheiros e o ruído da fita adesiva

Com a fonte física do som identificada, fica mais fácil imaginar um caminho para fitas mais silenciosas. Em vez de apenas abafar o barulho depois que ele é gerado, engenheiros podem concentrar esforços em alterar como as fissuras começam, como se propagam e como chegam à borda.

Isso pode ter impacto em armazéns, centrais de embalagem e linhas de expedição, onde o descolamento repetido da fita desgasta quem trabalha no local.

A mesma compreensão também pode ajudar a avaliar quando um descolamento é estável ou quando se torna excessivamente “trancado e solto” em sistemas automatizados.

Física em cima da mesa

"O guincho da fita a descolar é um som familiar, embora irritante", escreveu Thoroddsen, e os novos dados mostraram como esse som se forma.

Nos ensaios, algumas fissuras moveram-se um pouco mais depressa do que a velocidade do som no ar à temperatura ambiente, enquanto uma fita Scotch de três quartos de polegada (cerca de 19 mm) estava aplicada sobre vidro.

As próprias frentes de choque deslocaram-se a aproximadamente 1.165 pés (355 metros) por segundo, apenas um pouco acima dos usuais 1.122 pés (342 metros) por segundo.

Com isso, o fenómeno fica simultaneamente comum e extremo: um evento supersónico escondido dentro de uma rotina de escritório.

O que ainda não está claro

Mesmo com o mecanismo principal finalmente estabelecido para o descolamento de fita adesiva, nem todos os detalhes estão resolvidos.

Os autores afirmaram que a estrutura fina do colapso na borda ainda precisa de análise mais próxima, com puxadas mecânicas mais controladas.

Eles também observaram que a fita adesiva já desprendida pode lançar ondas elásticas para cima, embora essas ondas tenham parecido mais fracas neste caso.

Isso abre espaço para experiências melhores e, talvez, para a primeira fita realmente silenciosa concebida a partir do adesivo.

Para além do guincho da fita adesiva

Fissuras velozes ultrapassaram o ar, fizeram colapsar pequenas regiões de baixa pressão na borda e transformaram um incômodo de escritório em um problema de física com solução.

A mesma ideia pode orientar materiais de embalagem mais silenciosos, diagnósticos industriais mais precisos e novos estudos sobre os efeitos elétricos incomuns do descolamento de adesivos.