Explique porque somente é possível se construir “castelos de areia” na praia utilizando-se areia úmida, não sendo possível construí-los com areia totalmente seca ou saturada.

Passo 1

O enunciado pergunta por que só conseguimos erguer “castelos de areia” na praia quando a areia está úmida, mas não quando ela está totalmente seca nem quando está saturada de água. O conteúdo envolve tensão superficial, ação capilar e coesão entre grãos de areia devido à água. Para resolver vamos entender como a água forma pontes capilares entre grãos e gera forças de atração que mantêm o conjunto estável.

Passo 2

Quando há uma fina película de água entre dois grãos de areia vizinhos, ela adere a ambos formando um menisco. A curva do menisco e a tensão superficial da água provocam uma pressão negativa dentro do líquido, chamada de sucção capilar, que “puxa” os grãos um para o outro. A pressão capilar aproximada é dada por
De<a P = 2,gammacosthetar,,
onde gamma é a tensão superficial da água, theta é o ângulo de contato e r é o raio de curvatura do menisco. Esse De<a P age como uma força de coesão eficaz entre grãos.

Passo 3

Se a areia está totalmente seca, não há água nem meniscos, logo De<a P=0. Os grãos só se apoiam por atrito e não têm nenhuma força adesiva adicional. Assim, ao tentar erguer uma estrutura em areia seca, ela desmorona porque falta coesão líquida que “cole” os grãos.

Passo 4

Por outro lado, se a areia está saturada (todos os poros completamente cheios de água), não há interface ar-água para formar meniscos. Sem meniscos não existe pressão negativa e, portanto, não há força capilar entre os grãos ( De<a P=0 novamente). Além disso, o excesso de água faz com que os grãos “flutuem” e se repilam, deixando a mistura muito plástica ou mesmo líquida, sem rigidez.

Passo 5

No meio-termo, com um teor de água moderado (tipicamente alguns por cento em massa), a água preenche parcialmente as junções entre grãos, criando muitos meniscos e gerando grande sucção capilar. Esse arranjo maximiza a coesão: a areia úmida é firme o bastante para suportar paredes verticais e torres, mas não tão molhada a ponto de saturar todos os poros. Por isso existe uma faixa ótima de umidade em que castelos de areia são possíveis.

Resposta

Só a areia úmida, com água suficiente para formar pontes capilares mas sem saturar totalmente, produz as forças de coesão (sucção capilar) necessárias para manter a estrutura de um castelo de areia. Sand dry lacks water bridges ( De<a P=0) and saturated sand lacks air–water interfaces ( De<a P=0), so neither can hold together like optimally moist sand.

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