Lâmina de barbear flutuante em água é repelida por bastão eletrizado?

14 de janeiro, 2021 às 22:19 | Postado em Eletromagnetismo, Eletrostática

Sou professor de Física em Fortaleza e fiz o seguinte experimento no laboratório: peguei uma lâmina de barbear e a coloquei sobre a superfície da água (tensão superficial), depois atritei um bastão de plástico com uma flanela e aproximei esse bastão do metal e este começou a movimentar-se com afastamento?
O senhor saberia me dizer o porquê desse fenômeno, ou me indicar algum material para pesquisá-lo.
Desde já, agradeço a sua atenção.

Há alguns anos fiz alguns experimentos com o objetivo de entender este efeito intrigante. Considero o efeito intrigante pois esperava que a lâmina de barbear se aproximasse do bastão eletrizado devido à atração eletrostática como quando a penduramos em um fio isolante e dela aproximamos um corpo eletrizado. No vídeo Demonstrações de eletrostática a atração de um corpo descarregado por um bastão eletrizado acontece diversas vezes.

Nos experimentos que então realizei, carreguei um bastão de PVC atritando com toalha de papel, obtendo assim um excedente de carga negativa no bastão. Repeti com um bastão de acrílico atritado com toalha de papel obtendo assim um excedente de carga positiva no bastão (sobre a detecção do sinal da carga em corpos eletrizados vide É possível determinarmos o sinal da carga elétrica de um corpo sem que saibamos o sinal da carga de outro corpo?). Em ambas as situações a lâmina de barbear flutuante em água se afastou dos bastões confirmando a observação do perguntante.

A Figura 1 ilustra o efeito com a lâmina de barbear. Na foto superior a lâmina flutua na água graças à tensão superficial. Na foto inferior uma régua de plástico, previamente atritada com toalha de papel, foi aproximada da lâmina que se afastou lentamente da régua eletrizada, aparentemente repelida pela régua.

Quando coloquei a flutuar um “barco”, isto é, a lâmina de barbear com uma “vela” de papel alumínio (ou uma lâmina retangular de papel “alumínio” suportando uma “vela” do mesmo material) e aproximei o bastão eletrizado positiva ou negativamente, constatei que a atração se manifestava pois o sistema flutuante era rapidamente deslocado para o bastão.

A Figura 2 apresenta na foto superior o “barco” com “vela” de alumínio flutuando na água. Na foto inferior o “barco” já se deslocou em relação à régua de plástico previamente atritada com papel toalha.

A razão pela qual fiz o experimento com o “barco” foi para testar a hipótese de que a água, que por possuir alta constante dielétrica (cerca de 90 na temperatura ambiente), estivesse blindando eletrostaticamente a lâmina de barbear. Quando a lâmina flutua devido à tensão superficial, tal acontece um pouco abaixo da superfície da água não deformada pela lâmina; por isso levantei a hipótese de blindagem da lâmina, impedindo o conhecido e esperado efeito de atração. A “vela”, por se localizar acima da superfície da água, possibilitaria a indução e polarização do sistema e, consequentemente, a atração eletrostática.

Em um dos tantos experimentos que realizei, notei um efeito que me deu uma pista para explicar o afastamento da lâmina flutuante. Quando aproximei o bastão fortemente eletrizado da água, vi saltar uma gota de água atraída pelo bastão. O efeito de atração da água muitas vezes eu demonstrei em aula aproximando o bastão eletrizado de um filete de água, resultando que o filete caindo verticalmente se “entortava” em direção ao bastão (vide Deflexão de um filete de água por um bastão eletrizado).

Assim sendo, a explicação que dou ao efeito de aparente repulsão da lâmina de barbear pelo bastão eletrizado é que em consequência da deformação da superfície da água por atração eletrostática, criando uma “lombada” na água, a lâmina de barbear escorrega “lombada” abaixo devido à gravidade.

“Docendo discimus.” (Sêneca)