Técnica inovadora mede a força em cada grão de areia de uma duna

Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma técnica para estimar a força em grãos de areia em dunas, utilizando simulações numéricas e inteligência artificial.
O estudo focou nas dunas barcanas, que têm formato de lua crescente e se formam em ambientes como desertos e Marte.
A nova metodologia combina experimentos laboratoriais com simulações em tempo real, permitindo a medição das forças em cada grão, algo considerado impossível anteriormente.
A técnica pode ser aplicada em outros sistemas granulares, como gelo e sal, e tem potencial para resolver problemas práticos, como assoreamento de rios e erosão de praias.
O estudo foi publicado no periódico Geophysical Research Letters e recebeu apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma técnica inovadora que permite estimar a força exercida sobre cada grão de areia em dunas. O método combina simulações numéricas e inteligência artificial, revolucionando o estudo de sistemas granulares. Os resultados foram publicados no periódico Geophysical Research Letters.

O foco da pesquisa foram as dunas barcanas, estruturas com formato de lua crescente, que se formam em ambientes diversos, como desertos e até em Marte. Erick Franklin, professor da Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas (FEM-Unicamp), explica que essas dunas se formam a partir de grãos sobre um solo não erodível e um fluido em movimento unidirecional.

A dinâmica das dunas varia em escala, desde pequenos experimentos em laboratório até grandes formações em desertos e em outros planetas. A medição da força em cada grão sempre foi considerada impossível devido ao número elevado de grãos, que pode chegar a 10¹⁷ em dunas de Marte. A nova técnica combina experimentos laboratoriais com simulações que calculam as forças e movimentos de cada grão em tempo real.

Metodologia Inovadora

Os pesquisadores utilizaram simulações tridimensionais de alta fidelidade para gerar mapas de força, que foram pareados com imagens reais das dunas. Renato Miotto, pós-doutorando na FEM-Unicamp, destaca que uma rede neural convolucional foi treinada para inferir a distribuição de forças a partir de imagens simples de dunas, permitindo generalizações para formatos desconhecidos.

A metodologia não se limita à areia; qualquer sistema granular visível por imagem pode ser analisado, incluindo gelo e sal. Os pesquisadores acreditam que a técnica pode ser aplicada em problemas práticos, como assoreamento de rios e erosão de praias, impactando comunidades e economias.

William Wolf, professor da FEM-Unicamp, ressalta a importância da colaboração entre diferentes áreas do conhecimento. O estudo foi apoiado pela FAPESP e representa um avanço significativo na compreensão da dinâmica de sistemas granulares, com potenciais aplicações em diversas áreas, incluindo a exploração espacial.