O estudo de sistemas dinâmicos apresenta uma série de aplicações industriais, que incluem, além de reações químicas como as de interface líquido e ar, reações de um líquido com um gás. No Instituto de Física (IF) da Universidade de São Paulo (USP), entretanto, a dinâmica de fluidos serviu como meio para o estudo de fenômenos não-lineares ou, na linguagem física, de sistemas de caos na tese de doutorado de Felipe Augusto Cardoso Pereira. “É uma pesquisa pura, então não tem aplicação direta”, explicou.

Pereira estudou dois experimentos de formação de bolhas para procurar janelas caóticas. O trabalho do pesquisador foi dividido em dois. “O que eu fiz foi pegar um experimento que já tinha sido estudado e aprofundá-lo. A segunda metade foi fazer um segundo experimento, que é uma modificação, e deixar a coisa um pouco mais divertida, mas seguindo mais ou menos a mesma ideia”, disse.

A importância de estudos como esse, de acordo com Pereira, é a busca por modelos que se apliquem a outros sistemas dinâmicos. Nessa área, “vários fenômenos podem ser descritos com um formalismo matemático parecido ou igual. Então, entender um exemplo particular pode ajudar a entender outros sistemas.”

O arranjo experimental realizado na tese é formado, sobretudo, por um cilindro de acrílico com fluido viscoso, que é uma mistura de glicerina e água. No fundo desse tubo, um bico de seringa injeta ar e, a partir daí, se estuda como as bolhas se formam. “Dependendo da geometria da seringa e do sistema de ingestão de ar, além do fluido, o comportamento dessa formação de bolhas pode assumir características diferentes dependendo dessas coisas.”, explicou. A partir da primeira metade do experimento, a pesquisa de Pereira pôde elaborar um modelo físico para explicar o que acontecia com o sistema dinâmico.

Segundo Pereira, esse sistema obedece a um padrão: “Conforme se aumenta a vazão do líquido ele solta duas de uma vez, depois não acontece nada por um momento, aparecem três, e nada, depois aparecem quatro, até que, em um certo momento, o movimento de bolhas é contínuo”. Na segunda metade do experimento, ao invés de apenas um tubo de ingestão de ar, Pereira incluiu mais um e analisou se havia relação entre os dois, chegando à conclusão de que os borbulhamentos dos dois bicos são mais relacionados quanto mais alta é a coluna de água.

O estudo de fenômens não-lineares conduzido na tese de Pereira foram estudados sob a abordagem da Teoria do Caos e na busca por situações caóticas. “É adotado um parâmetro, como a vazão de ar, e o sistema pode se comportar de várias maneiras. Ou ser bem simples, parado do mesmo jeito, ou oscilando da mesma maneira, ou ele pode estar numa situação caótica, um sistema aperiódico que é extremamente sensível às condições iniciais”, afirmou. A importância da Teoria do Caos para os sistemas dinâmicos é grande, já que a abordagem clássica linear não proporciona análises qualitativas sobre o sistema. “Esse trabalho mostra”, de acordo com Felipe Augusto Cardoso Pereira, “que interações muito pequenas geram mudanças qualitativas no sistema”.