Se uma areia seca não pode ser colocada numa pilha com inclinação maior do que seu ângulo de atrito, como é que é possível moldar um castelo de areia na praia com taludes verticais?
Embora uma areia seca não consiga manter uma inclinação maior do que seu ângulo de atrito, ao adicionar água em pequena quantidade, a tensão superficial entre os grãos cria forças de coesão aparente. Essa coesão temporária permite moldar formas estáveis, como taludes verticais em castelos de areia, fenômeno que desaparece quando a areia fica completamente saturada.

Passo 1

O enunciado observa que areia seca forma pilhas cujo talude máximo é dado pelo seu ângulo de atrito interno (tipicamente em torno de 30\circ 35\circ) e pergunta por que, mesmo assim, podemos erguer paredes quase verticais em um castelo de areia na praia. Vamos ver o que muda quando adicionamos umidade.

Passo 2

Ao umedecer a areia com uma quantidade moderada de água, surgem “pontes” de água entre os grãos vizinhos. Cada uma dessas pontes capilares gera uma força de atração, pois a tensão superficial do líquido puxa os grãos um contra o outro.

Passo 3

Fisicamente, essas pontes criam uma sucção no interior do material não saturado: a pressão da água fica ligeiramente abaixo da pressão atmosférica, o que aumenta a tensão efetiva entre os grãos. Em termos de mecânica dos solos, dizemos que nasce uma coesão aparente, c, que soma-se ao atrito interno e eleva o ângulo de repouso efetivo.

Passo 4

Enquanto a areia estiver no “regime pendular” (ou seja, ainda existir ar entre os grãos e água em quantidade moderada), essa coesão permite taludes muito íngremes, até verticais. Se adicionarmos água demais e saturarmos completamente o material, as pontes desaparecem (já não há interface ar-água) e a areia volta a cair, perdendo qualquer forma vertical.

Resposta

Graças às pontes capilares de água que se formam entre os grãos, a tensão superficial gera coesão aparente no grão-a-grão e eleva o ângulo de repouso, permitindo moldar taludes quase verticais até que a areia se sature por completo.

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