Jerusalém — InkDesign News — Uma equipe de físicos da Universidade Hebraica de Jerusalém revelou a mecânica por trás do crescimento das rosas e a formação de sua estrutura única ao desabrochar, uma descoberta que pode impulsionar o desenvolvimento de materiais com morphing de forma.
Contexto da descoberta
Rosas são cultivadas e admiradas por sua beleza e aroma há milhares de anos, porém os detalhes mecânicos que definem o crescimento e a forma característica de suas pétalas permaneciam desconhecidos. A pesquisa buscou desvendar como essas flores assumem sua forma complexa durante o desabrochar, um fenômeno ainda não explorado com profundidade científica.
Métodos e resultados
A equipe formada por Yafei Zhang, Omri Cohen, Michael Moshe e Eran Sharon empregou uma abordagem tripla: análise teórica detalhada, simulações computacionais para modelar o crescimento e desabrochar, e experimentos com discos plásticos flexíveis que imitam as restrições físicas das pétalas reais. Assim, comprovaram que a forma das pétalas é profundamente influenciada pela incompatibilidade geométrica chamada de Mainardi-Codazzi-Peterson.
Essa incompatibilidade gera tensões mecânicas que impedem as pétalas de simplesmente curvarem-se de forma suave como um prato. Em vez disso, desenvolvem múltiplas curvas separadas por bordas em forma de cuspides agudas. Conforme a flor cresce e mais pétalas aparecem, o estresse se intensifica, promovendo características ainda mais marcantes.
Diferentemente de outras flores, que geralmente apresentam padrões ondulados causados pela incompatibilidade de Gauss, as rosas exibem contornos definidos e cuspides agudas, resultado direto dessa frustração geométrica específica.
“As pétalas ‘querem’ assumir uma forma na qual simplesmente se curvariam levemente durante o crescimento, formando uma forma côncava. No entanto, devido à incompatibilidade de Mainardi-Codazzi-Peterson, elas não conseguem formar essa curvatura natural, respondendo então com múltiplas curvas separadas por cuspides afiadas.”
(“The petals ‘want’ to have a given shape in which they would simply curve slightly as they grew, forming a dish-like shape. However, due to the Mainardi-Codazzi-Peterson incompatibility, they are unable to form their natural curl, so in response, they form multiple curls separated by sharp cusps.”)— Yafei Zhang, Físico, Universidade Hebraica de Jerusalém
Implicações e próximos passos
Este estudo traz uma compreensão inédita sobre o papel das propriedades geométricas e mecânicas no desenvolvimento de formas naturais complexas, trazendo ensinamentos importantes para a engenharia de materiais. A equipe sugere que a mecânica revelada pode guiar o design de materiais capazes de mudar suas formas de forma programada, abrindo caminho para aplicações em microusinagem e robótica suave.
“Nosso trabalho pode contribuir para o desenvolvimento de materiais que mudam de forma.”
(“Our work might aid in developing shape-morphing materials.”)— Omri Cohen, Pesquisador, Universidade Hebraica de Jerusalém
Com métodos aplicados combinando teoria, simulação e experimentação física, o estudo detalha como as forças internas criam os contornos visíveis das pétalas, avançando a fronteira do conhecimento em morfologia e mecânica de tecidos vegetais.
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Fonte: (Phys.org – Ciência & Descobertas)
