Introdução
Quando se trata de materiais para brincadeiras sensoriais, a areia cinética e a massa de modelar oferecem às crianças experiências distintas - ambas fascinantes por si só. Embora possam parecer semelhantes à primeira vista, suas composições subjacentes e comportamentos físicos revelam um mundo de diferenças.
A areia cinética é uma dispersão de partículas de areia em uma small quantidade de polímero (PDMS - polidimetilsiloxano), o que lhe confere um comportamento único de fluxo, mantendo a textura granular da areia. Ao ser agitado, ele se comporta quase como um líquido de movimento lento, permitindo que as crianças o moldem, cortem e esmigalhem com facilidade. Sua composição está próxima da fração máxima de empacotamento, o que significa que as partículas de areia são densamente empacotadas, com aglutinante suficiente para permitir o movimento e a aderência sem se amontoar.
Por outro lado, a massa de modelar (também baseada em PDMS) geralmente é uma dispersão de partículas de pigmento em um material viscoelástico medium. Ela se estica, salta e pode até mesmo se quebrar sob força repentina. Ao contrário da areia cinética, a massa de modelar tem uma carga sólida muito menor com partículas significativamente menores, o que resulta em um comportamento mais fluido e elástico.
Embora tanto a areia cinética quanto a massa de modelar sejam classificadas como dispersões, elas são formuladas de forma bastante diferente. Os testes reológicos explicam as propriedades exclusivas da areia cinética e da massa de modelar e sua dependência de como são manuseadas.
Resultados dos testes e discussão
A Figura 1 mostra as curvas resultantes de uma varredura de frequência realizada em massa de modelar.
Enquanto G' (módulo de cisalhamento elástico) descreve as propriedades sólidas do material, G" (módulo de cisalhamento viscoso) está relacionado às suas propriedades líquidas. O ângulo de fase, δ, é a defasagem entre a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão oscilatória aplicada e a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão resultante. Ele é definido como:
O ângulo de fase varia de 0° para um material elástico perfeito até 90° para materiais viscosos perfeitos.
Em altas frequências, o módulo de cisalhamento elástico é maior do que o módulo de cisalhamento viscoso. Como resultado, para oscilações rápidas (associadas a escalas de tempo curtas ou movimentos rápidos), o material exibe um comportamento semelhante ao de um sólido.
Um cruzamento entre G' e G" é observado a 3 Hz, correspondendo a um ângulo de fase de 45°. Em frequências mais baixas, indicativas de movimentos mais lentos, a massa de modelar apresenta comportamento de fluxo.
A Figura 2 ilustra o comportamento dependente da frequência do módulo de cisalhamento elástico (G'), do módulo de cisalhamento viscoso (G") e do ângulo de fase (δ) da areia cinética. Em toda a faixa de frequência medida, o material apresenta características predominantemente sólidas. Isso é evidenciado pelos valores de ângulo de fase consistentemente mais baixos (abaixo de 45°) e pela predominância de G' sobre G" em toda a medição.
Conclusão
As varreduras de frequência são usadas para prever como um material se comporta em escalas de tempo curtas ou longas. As curvas obtidas com o teste da massa de modelar e da areia cinética podem ser associadas às experiências sensoriais dos indivíduos que as utilizam. A areia cinética permite a construção de formas ou estruturas que mantêm sua forma. A massa de modelar flui gradualmente e assume a forma de seu recipiente após o uso.