Física

Maisena com água endurece sob impacto: grãos em contato formam um bloco sólido, e o detalhe ainda se debate

Publicado em 13/10/2026 · Última alteração em 13/10/2026

Assuntos: Ciência do cotidiano

A mistura de maisena e água é um fluido cuja viscosidade sobe de forma abrupta quando a deformação é rápida. Sob impacto, os grãos entram em contato e formam correntes de força que travam o material num bloco sólido sob o objeto. Medições mostraram que esse bloco avança como uma frente, sem aumento detectável da fração de grãos, e o papel exato do atrito e do inchaço dos grãos segue em estudo.

Um fluido comum, como a água, tem viscosidade (resistência a escoar) que não depende de quão depressa ele é deformado. Num fluido não newtoniano, depende. A maisena em água é uma suspensão densa: grãos sólidos de amido espalhados num líquido. Parada ou deformada devagar, escoa; deformada depressa, a viscosidade pode subir ordens de grandeza. É isso que torna possível a demonstração de pessoas correndo sobre a suspensão. A explicação dos físicos não envolve o líquido "virar sólido": os grãos se tocam, se travam uns nos outros e carregam a força, até a carga sumir e a mistura voltar a fluir.

A maisena incha na água, mas não no etanol

Ao microscópio, grãos de maisena incharam cerca de 12% em diâmetro (cerca de 40% em volume) ao entrar em água, mas não em etanol. Como absorvem parte da água, a fração de volume dos grãos sobe cerca de 11%, o que ajuda a explicar por que a mistura endurece com menos grãos do que se esperava.

Uma frente de travamento avança pela mistura

O bloco sólido não aparece de uma vez: uma frente de travamento atravessa a suspensão, convertendo material fluido em material rigidamente travado, e viaja bem mais depressa que o objeto que bate. Em 2016, Han e colegas mediram que a velocidade da frente na direção do impacto é cerca de duas vezes a transversal. Os grãos do bloco não ficam mais apertados: a fração de grãos não subiu de forma detectável.

Atrito, inchaço dos grãos e o que ainda se debate

Os autores de 2016 associam o limiar de solidificação à quebra das películas de lubrificação e ao início do atrito entre grãos, uma interpretação. Em 2019, outro grupo mediu que os grãos incham em água e não em etanol, e postulou que isso cria uma escala de força entre partículas. Areia revestida com polímero reproduziu o endurecimento, o que sugere o mecanismo sem prová-lo para a maisena.

Como sabemos: ultrassom, queda de disco e reômetro

Han e colegas usaram ultrassom de alta velocidade para olhar dentro da suspensão opaca durante o impacto, medindo a velocidade do som para estimar variações de fração de grãos e acompanhando o fluxo interno. O estudo de 2019 largou um disco de 291 g em suspensões de água e de etanol, e o de 2020 usou um reômetro modificado. Limites: os solventes de dois dos estudos não eram água pura, e todos são ensaios de laboratório.

A prova pelo avesso: desfazer o bloco

Niu e colegas aplicaram uma oscilação rápida perpendicular ao impacto e viram a força na placa cair mais de uma ordem de grandeza, com a fratura frágil dando lugar ao estrangulamento típico de um líquido. Segundo o resumo, as simulações ligam isso ao número de contatos entre grãos, e os autores sugerem que o método faria quem corre sobre a mistura afundar; o teste foi feito com um cilindro, não com pessoas.

Como sabemos

Os fatos observados (bloco sólido, frente, sem adensamento, inchaço) têm artigo aberto lido e trecho literal; o mecanismo microscópico completo ainda é debatido, e parte dos experimentos usa solventes diferentes de água pura.

Em debate:

• Consenso científico: Um fluido espessante por cisalhamento é um fluido não newtoniano cuja viscosidade aumenta abruptamente, em algumas ordens de grandeza, quando a taxa de cisalhamento cresce. [4] Introdução
  Contexto: Definição geral da classe de fluidos, da qual a maisena em água é o exemplo mais conhecido. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Consenso científico: Quando a carga é removida, o fluido espessante volta ao estado líquido inicial. [4] Introdução
  Contexto: Vale para fluidos espessantes em geral, segundo a revisão. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Consenso científico: A maisena em água apresenta solidificação ativada por impacto (um objeto rápido é parado pela solidificação rápida da suspensão sob ele) e espessamento descontínuo por cisalhamento (a viscosidade dá um salto de várias ordens de grandeza quando a taxa de cisalhamento aumenta). [2] Introdução
  Contexto: Suspensões de maisena em água em laboratório. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: O bloco sólido que se forma sob o objeto se origina de grãos que entram em contato e formam correntes de força, segundo pesquisas anteriores resumidas por Niu e colegas. [1] Introdução
  Contexto: Resumo de literatura feito por Niu et al. (2020); a formação do bloco aparece também nos experimentos do próprio estudo. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: A formação do bloco sólido sob o objeto produz o aumento marcante da força normal sob compressão ou extensão rápidas. [1] Introdução
  Contexto: Contexto da demonstração de pessoas correndo sobre a suspensão; os experimentos usaram reômetro, não pessoas. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: A solidificação por impacto está associada a uma frente que avança pela suspensão e converte material fluido, não travado, em material rigidamente travado (jammed) atrás dela. [3] Introdução
  Contexto: Suspensões densas de maisena em laboratório. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: Essa frente de travamento se move pela suspensão com velocidade muito maior que a do objeto que impacta. [3] Introdução
  Contexto: Resultado anterior, citado por Han et al. (2016). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: Medindo a velocidade do som na suspensão, Han e colegas concluíram que a solidificação ocorre sem aumento detectável da fração de grãos, o que indica travamento por cisalhamento e não por adensamento. [3] Resumo
  Contexto: Suspensão de maisena em solução de CsCl, glicerol e água, com densidade igualada à dos grãos, a fração de 0,48 e impacto de baixa velocidade. O resultado não vale para impactos tão rápidos que o líquido fique compressível. · Limitações: O próprio estudo diz que o adensamento deve importar em velocidades de impacto muito maiores, quando a compressibilidade do líquido deixa de ser desprezível. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: Na mesma pesquisa, a velocidade longitudinal da frente (na direção do impacto) é cerca de duas vezes a transversal. [3] Introdução
  Contexto: Medido por ultrassom em suspensão de maisena num líquido de densidade igualada. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Interpretação: Os autores associam o limiar de solidificação à quebra das películas de lubrificação entre os grãos e ao início das interações de atrito. [3] Discussão
  Contexto: Interpretação dos autores para o limiar de velocidade de impacto; não foi medida diretamente. · Limitações: Hipótese de trabalho coerente com os dados, que não observam os contatos grão a grão. · Interpretação, não medida direta dos contatos. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: Grãos de maisena incharam cerca de 12% em diâmetro (cerca de 40% em volume) em água, e não incharam em etanol. [2] Resultados, Swelling of cornstarch in water
  Contexto: Medida por microscopia óptica em condições ambientes. Os grãos absorvem parte da água, e o aumento da fração de volume é de cerca de 11%. · Limitações: A conta 1,12 ao cubo ≈ 1,40 mostra que 12% de diâmetro equivale a cerca de 40% de volume (cálculo nosso, só confere a consistência dos números do artigo). · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: No teste de queda de um disco, a suspensão de maisena em água repeliu o objeto, que ricocheteou, e a de maisena em etanol quase não ofereceu resistência. [2] Resultados, Impact experiments
  Contexto: Disco de 6,35 cm de diâmetro e 291 g, fração nominal de cerca de 45% nas duas misturas. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Hipótese: Os autores postulam que o inchaço dos grãos cria uma escala de força entre partículas, que permite contatos de atrito fortes e dá à rigidez uma dependência descontínua da taxa de deformação; areia revestida com polímero reproduziu o comportamento. [2] Resumo
  Contexto: Modelo de laboratório com areia de 60 a 250 µm revestida com camada de cerca de 2 µm de PDMS. · Limitações: A semelhança de comportamento com a areia revestida sugere o mecanismo, mas não o prova para a maisena. · Os autores escrevem "postulate"; o mecanismo da maisena continua em debate. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: Aplicar uma oscilação rápida de cisalhamento perpendicular ao impacto desfaz o bloco: a força normal sobre a placa caiu mais de uma ordem de grandeza e a fratura frágil passou a um estrangulamento típico de gota de líquido. [1] Resultados
  Contexto: Reômetro modificado, placa puxando da superfície de suspensão de maisena, em solvente de água e glicerol; o resultado é de extensão, e o de compressão aparece num teste à parte. · Limitações: O solvente não era água pura (50% em massa de água e glicerol), e as medições valem apenas para essa geometria de laboratório. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada
• Evidência forte: Segundo o resumo do estudo, as simulações mostram que a oscilação perpendicular altera o número de contatos entre partículas que governam a solidificação. [1] Resumo
  Contexto: Simulações de partículas feitas pelos autores; ligam o endurecimento aos contatos. · Limitações: Resultado de simulação, não observação direta dos contatos na maisena real. · Conferida na fonte (texto integral), conferência automatizada

Fontes

1. Science Advances (Cornell University) — Tunable solidification of cornstarch under impact: How to make someone walking on cornstarch sink
   Niu, R.; Ramaswamy, M.; Ness, C.; Shetty, A.; Cohen, I. · 2020 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1126/sciadv.aay6661
2. Nature Communications (Duke University) — Discontinuous rate-stiffening in a granular composite modeled after cornstarch and water
   Chen, D. Z.; Zheng, H.; Wang, D.; Behringer, R. P. · 2019 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1038/s41467-019-09300-z
3. Nature Communications (University of Chicago) — High-speed ultrasound imaging in dense suspensions reveals impact-activated solidification due to dynamic shear jamming
   Han, E.; Peters, I. R.; Jaeger, H. M. · 2016 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1038/ncomms12243
4. Polymers (Tongji University) — Shear Thickening Fluid and Its Application in Impact Protection: A Review
   Liu, H.; Fu, K.; Cui, X.; Zhu, H.; Yang, B. · 2023 · Revisão ou síntese científica · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.3390/polym15102238

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