O efeito castanha-do-pará
O efeito castanha-do-pará, conhecido internacionalmente como brazil nut effect, é um efeito de segregação de tamanho por convecção granular, isto é, quando um objeto de maior tamanho que outros em uma amostra tende a ficar em cima ao chacoalhar o compartimento com os grãos, como a castanha-do-pará [1, 2]. Os materiais são encontrados em estados sólido, líquido ou gasoso, onde os dois últimos são fluidos. Entretanto, a forma como esses materiais se comportam nem sempre é clara. Por exemplo, a água e o ar fluem, por isso são fluidos, ou seja, sempre estão se deformando. No entanto, esse comportamento de fluir não se concentra somente em fluidos, diversos grãos de areia têm um fluxo, porém um grão de areia único não se comporta como um fluido. Uma rocha deslizando de uma montanha não se comporta como um fluido, mas um grande deslizamento com diversas rochas pode-se analisar como um fluido. As areias, as rochas e os cereais são grãos, por isso o efeito da castanha-do-pará é granular [1-3]. Um mecanismo que explica o efeito é que, ao agitar um recipiente com grãos misturados, os menores percolam os maiores. De forma que, a cada chacoalhada, é aberto um espaço de ar entre as partículas maiores e as partículas menores provavelmente vão para baixo dos maiores, assim, a cada chacoalhada o grão maior sobe mais e mais. Esse tipo de segregação dos grãos é chamado segregação granular por percolação [1, 2]. Outro mecanismo é a convecção granular. Ao chacoalhar um recipiente com partículas do mesmo tamanho, observa-se que os grãos sobem, colidem com a lateral do recipiente e começam a direcionar-se para o fundo, enquanto as partículas do fundo tendem a subir, criando uma circulação. Quando um grão maior é adicionado, ele tende a subir por conta da convecção das partículas menores [1, 2, 4]. A complexidade desse fenômeno é causada tanto pela convecção, quanto pela percolação. Ambas as explicações dependem de diversos fatores, como a densidade dos grãos, a fricção e a pressão de ar entre os grãos, entre outros. O recipiente que armazena as partículas também pode exercer influência sobre os mecanismos de separação, por exemplo, utilizar um recipiente que seja o tronco de um cone faz com que as partículas maiores desçam, esse é conhecido como efeito da castanha-do-pará inverso [1, 5, 6]. Além da segregação das partículas no cereal, os efeitos citados podem ser observados de diversas formas na natureza. Eles ocorrem em avalanches, desmoronamentos, cinturões de asteroides, movimentos e segregações de grãos [1, 2, 7, 8, 9]. O efeito castanha-do-pará é um fenômeno granular que pode ser comparado ao movimento de fluidos, o que o torna complexo. Os mecanismos mais presentes nesse fenômeno são a percolação e a convecção dos grãos, o primeiro devido aos buracos de ar abertos ao chacoalhar a amostra e o segundo devido à circulação dos grãos ao redor do recipiente. Esses processos são complicados e dependem de diversos fatores externos e internos ao sistema de grãos. Apesar da complexidade, os processos descritos são aplicáveis na astronomia, indústria agrária e pesquisa [1, 8, 9]. Autor: Gabriel Presotto. Referências: [1]. The Brazil Nut Effect. Pelo canal fyfluiddynamics.Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=ktA9CjbvDRo>. Acessado em: 25 ago. 2021. [2]. BANDANDERE, Sabrine de. All Mixed Up? Discover the Brazil Nut Effect. Scientific American.Disponível em:<https://www.scientificamerican.com/article/all-mixed-up-discover-the-brazil-nut-effect/>. Acessado em: 25 ago. 2021. [3]. BRITANNICA, The Editors of Encyclopaedia. Fluid. Encyclopedia Britannica.Disponível em:<https://www.britannica.com/science/fluid-physics>. Acessado 25 ago. 2021. [4]. LIU, Chuanping. WU, Ping. WANG, Li. Patterns of granular convection and separation in narrow vibration bed. EPG Web Conferences. 2017. Disponível em:<https://doi.org/10.1051/epjconf/201714003031>. Acessado em: 26 ago. 2021. [5]. MÖBIUS,Matthias E. LAUDERDALE, Benjamin E. NAGEL, Sidney R. JAEGER, Heinrich M. Size separarion of granular particles. Nature. 2001.Disponível em: <https://doi.org/10.1038/35104697>. Acessado em: 26 ago. 2021. [6]. BREU, A. P. J. ENSNER, H. M. KRUELLE, C. A..REHBERG, I.Reversing the Brazil-nut effect: competition between percolation and condensation. PubMed. 2003. Disponível em: <https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12570618/>. Acessado em: 26 ago. 2021. [7]. TEMMING, Maria. X-ray scans explain how the ‘Brazil nut effect’ works. Science News. Disponível em: <https://www.sciencenews.org/article/brazil-nut-effect-mixed-nuts-xray-scan-physics>. Acessado em: 25 ago. 2021. [8]. Demonstrate granular convection (aka the Brazil nut effect): Avalanche – Science Snacks activity. Pelo canal Exploratorium Teacher Institute.Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=XpFKiWZ0-As>. Acessado em: 25 ago. 2021 [9]. MATSUMURA, Soko. RICHARDSON, Derek C. MICHEL, Patrick. 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