Avalanche na areia

Prof. Luiz Ferraz Netto
luizferraz.netto@gmail.com 
leobarretos@uol.com.br 

Objetivo
Salientar a diferença entre os valores dos atritos estático e dinâmico. Ângulos de atrito. Atrito de areia sobre areia.

Material
Saco plástico transparente (ziploc ou algo do gênero) ou cuba de plástico transparente, longa e estreita.
Areia fina e areia grossa (limpas).

Ilustração

Procedimento
Coloque areia fina (primeiro ensaio) até preencher metade do saco plástico. Ajuste saco e areia de modo que a superfície da areia se apresente no plano horizontal; a seguir, vá girando lentamente o saco ao redor de um eixo imaginário horizontal e perpendicular à linha central do saco.
Quando a superfície da areia fizer um determinado ângulo máximo (a_e) com a horizontal, uma avalanche ocorrerá. Após isso, o ângulo da areia estabiliza sob um ângulo menor (a_d). O comportamento se repetirá se você continuar a, lentamente, girar o saco.
Dica: Se você fixar uma régua na boca do saco, usando fita adesiva, isso facilitará o giro do saco sem amarrotá-lo.

Explanação
A existência desses dois ângulos distintos prende-se aos diferentes coeficientes de atrito da areia sobre areia. A camada superior da areia pode ser considerada como um ´plano inclinado´ sobre o qual se estuda o deslizamento de grãos de areia. O ângulo de inclinação deste plano aumenta conforme o saco é girado. Quando o ângulo de inclinação alcançar o valor tal que tga_e = m_e a areia começará a deslizar. Iniciado o deslize a areia acelera, muda sua forma e inclinação. A avalanche termina quando o ângulo de declive atinge o valor a_d tal que tga_d = m_d . Esses são os ângulos de atrito estático e dinâmico, respectivamente, tal que a_e > a_d .

Refaça os experimentos usando areia grossa. Anote os ângulos. Percebeu como é simples diferenciar os vários desertos? A areia de cada deserto tem seus particulares ângulos de atrito. E as praias?