- Em agosto de 1980, em uma fábrica de fitas adesivas da 3M na Carolina do Sul, surgiu uma “parede invisível” pela qual pessoas não conseguiam passar sob um filme de polypropylene carregado que se movia rapidamente
- O equipamento, que enrolava um rolo de filme de PP de 20 ft de largura e 50.000 ft em várias bobinas, formava uma estrutura em “tenda” com duas paredes de 20 ft e um teto, e o filme se movia a cerca de 1000 ft/min
- O medidor portátil de campo elétrico de 200 KV/ft de David Swenson chegou ao fim da escala mesmo no piso da fábrica, longe do equipamento, e ele não conseguiu avançar no meio do corredor mesmo jogando o peso do corpo para a frente
- O fenômeno não era sempre reproduzível; voltou a aparecer de manhã cedo, quando a umidade era mais baixa, e há relatos posteriores de que não voltou a ocorrer depois que um problema de aterramento foi corrigido
- É difícil explicar a fronteira sentida como uma “parede” apenas pela força de Coulomb, deixando em aberto a possibilidade de que uma nuvem de ar ionizado ou um gradiente de pressão do ar tenha impedido a passagem das pessoas
A “parede invisível” na fábrica da 3M em 1980
- David Swenson registrou um caso em que trabalhadores de uma fábrica da 3M encontraram uma estranha “parede invisível” no espaço sob um filme de polypropylene (PP) eletricamente carregado e em rápido movimento
- Essa parede era forte o suficiente para impedir a passagem de uma pessoa, e quem se aproximava não conseguia virar o corpo, tendo de sair andando de costas
- O caso foi apresentado como “Large Plastic Web Electrostatic Problems, Results, and Cure” em uma sessão especial chamada “Electrostatic Considerations in Industry”, no 17th Annual EOS/ESD Symposium, em 14 de setembro de 1995
- O problema foi apresentado como um caso resolvido de forma “simples e econômica”
Condições do equipamento e estrutura de geração de eletricidade estática
- O incidente ocorreu em agosto de 1980 na Carolina do Sul, e o ambiente na época tinha umidade muito alta
- O processo consistia em cortar um rolo de filme de PP de 20 ft de largura e 50.000 ft de comprimento e transferi-lo para várias bobinas menores
- O filme era desenrolado em alta velocidade a partir do rolo principal
- Subia 20 ft e passava por um rolete no teto
- Deslocava-se 20 ft na horizontal e então descia para entrar no dispositivo de corte
- Depois era enrolado em rolos mais curtos
- O trajeto completo do filme parecia uma tenda cúbica formada por duas paredes e um teto de cerca de 20 ft quadrados
- A bobina se movia a 1000 ft/min, cerca de 10 MPH
- O filme de PP tinha estruturas superficiais diferentes nos dois lados, e, quando a textura ou microestrutura da superfície difere bastante, pode ocorrer eletrização por contato até entre materiais iguais
- Esse desequilíbrio de cargas superficiais é um problema comum nesse setor e é tratado como algo próximo de um “static cling na faixa dos megavolts”
O que Swenson viu no local
- Quando Swenson entrou no piso da fábrica, o medidor portátil de campo elétrico de 200 KV/ft chegou ao fim da escala mesmo em um ponto distante do equipamento
- Ele caminhou pelo corredor formado pelo filme de PP em movimento e, por volta do meio, foi barrado pela “parede invisível”
- Mesmo apoiando todo o peso do corpo para a frente, não conseguiu atravessar
- Viu uma mosca nas proximidades ser atraída para o plástico carregado em movimento
- Swenson especulou que o campo elétrico talvez fosse forte o suficiente para sugar até pássaros
- O gerente de produção inicialmente não acreditou no relato e, quando voltou ao local com ele, a parede havia desaparecido
- Os trabalhadores sabiam que o efeito aparecia de manhã cedo, quando a umidade era mais baixa, e decidiram testar novamente em outro dia
- Na segunda tentativa, de manhã cedo, o campo elétrico sob a “tenda” era forte o bastante para arrepiar até o cabelo curto e encaracolado do gerente de produção, e o efeito da parede invisível também voltou a aparecer
- O gerente de produção reagiu dizendo que “não sabia se devia consertar aquilo ou vender ingressos”
Por que apenas um campo elétrico simples não basta
- Do ponto de vista comum da força de Coulomb, seria de se esperar que o filme de PP atraísse uma pessoa para dentro, em vez de empurrá-la como uma “parede”
- Mesmo supondo uma situação em que a pessoa fosse repelida a partir da região central, a força deveria agir como uma almofada difusa, aumentando gradualmente em grandes distâncias, e é difícil explicar a formação de uma parede descontínua no centro
- Quando o filme é desenrolado, uma grande carga líquida surge no lado do filme longo, mas as cargas são geradas em pares e a carga total deve ser conservada, portanto deve haver carga de sinal oposto no lado da bobina
- A carga superficial limitada da bobina não basta para explicar o fenômeno, então é possível que a carga oposta estivesse se perdendo por algum caminho invisível
- Um dos caminhos possíveis é o ar ionizado gerado na fenda onde o filme se desprende da bobina
Hipótese do ar ionizado e do gradiente de pressão
- É possível que a bobina tenha emitido uma grande quantidade de ar ionizado com polaridade oposta à do filme em movimento
- Se ocorresse uma descarga na fenda entre o filme e a bobina, poderia ser gerado ar carregado; e, se o filme se desprendesse da parte superior da bobina, esse ar poderia entrar no interior da “tenda” de filme
- Outra possibilidade é a interpretação de que a radiação UV e o campo elétrico da descarga corona entre o filme e a bobina ionizaram o ar dos dois lados do filme plástico e espalharam ar carregado
- Nesse caso, a “parede invisível” poderia ser uma nuvem de íons de ar presa pelo campo elétrico do filme carregado, ou um gradiente de pressão causado por ela
- Um gradiente de pressão de apenas algumas frações de PSI por pé já poderia ser suficiente para impedir uma pessoa de caminhar para a frente
- Se essa explicação estiver correta, a força repulsiva sentida pela pessoa veio da pressão do ar, e não da própria atração ou repulsão eletrostática
Interpretações adicionais sobre piso, rolos e fluxo de ar
- Em problemas de eletricidade estática, o piso de concreto pode se comportar como um condutor, não como um isolante
- Em situações envolvendo megavolts e microampères, a fronteira entre isolante e condutor se desloca para a região de resistências muito altas
- A resistividade do concreto fica na faixa dos megaohms, de modo que ele pode atuar como uma placa metálica aterrada
- As duas bobinas de PP podem ter se comportado como electrets com cargas opostas
- O filme de PP em movimento rápido pode gerar um forte fluxo de ar, e também pode ter se formado um fluxo parecido com um tornado horizontal de 20 ft de diâmetro
- Esse fluxo de ar poderia aprisionar íons grandes ou uma nuvem de íons formada por microgotículas de água
- Esta parte não é uma explicação confirmada, mas é classificada como especulação
Relatos posteriores e solução
- Um relato de 2016 no Reddit afirma que algo semelhante ainda acontece ocasionalmente em fábricas da 3M, e diz ter visto pequenas arruelas e parafusos serem lançados em direção ao campo elétrico e repelidos
- Outro relato de 2016 diz que a pessoa encontrou Swenson em uma conferência de ESD, e que o equipamento chegava ao limite máximo mesmo de longe, impedindo a obtenção do valor máximo medido
- Segundo o mesmo relato, condições como temperatura, pressão e umidade precisavam estar em uma faixa estreita, e, como a porta da garagem ficava aberta, insetos e pardais eram sugados para dentro e arruinavam o produto
- Esse fenômeno já era conhecido pelos técnicos antes da experiência de Swenson, e há relatos de que não voltou a aparecer depois que o problema de aterramento do equipamento foi corrigido
- Esses relatos do Reddit são citados separadamente do caso principal
Perguntas em aberto
- O incidente ocorreu em 1980, e o relato foi feito em uma conferência de ESD em 1995
- Não foi confirmado onde está hoje esse sheet-slitter da 3M
- No Reddit, houve a afirmação de que a 3M vendeu o equipamento, e também foi levantada a possibilidade de que ele tenha permanecido na Carolina do Sul e sido usado em outro lugar, ou que tenha sido transferido para outra região
- A pergunta sobre se uma “parede invisível” poderia ser deitada de lado para criar um “piso invisível” sobre o qual uma pessoa pudesse ficar em pé mostra que a interpretação física desse fenômeno ainda não está clara
1 comentários
Comentários no Hacker News
Isso me lembrou de quando eu virei um gerador de Van de Graaff no trabalho
Eu era projecionista de cinema na época em que era preciso trocar rolos de 20 minutos o tempo todo, e tinha que cuidar de dois projetores de arco de carbono de alta tensão, refrigerados a água. Se o filme arrebentasse, era preciso emendar; então, quando uma cópia chegava ao cinema, contávamos e registrávamos o número de emendas em cada rolo, e o cinema seguinte fazia a mesma coisa. Cópias com emendas demais eram descartadas
A contagem das emendas era feita rebobinando rapidamente o rolo com um motor de bancada e um controlador de velocidade, deixando o filme passar entre os dedos e contando a sensação de “toc” conforme as emendas passavam. Fui ensinado a tocar, com a outra mão, na placa metálica do interruptor do controlador de velocidade para me aterrar, mas um dia esqueci e meu cabelo começou a ficar em pé
Eu tinha acumulado carga no corpo enquanto rebobinava a maior parte do rolo em velocidade muito alta e, quando estendi a mão para a placa do interruptor, saltou um arco elétrico de 8 a 10 polegadas entre a placa e meu dedo. Depois disso, passei a segurar sempre a placa do interruptor
Logo aprendi a segurar um chaveiro de máquina de 3 polegadas e encostá-lo na estrutura dos caça-níqueis; com frequência saíam faíscas roxas de uns 3 polegadas, e dava até para sentir a roupa se mexendo. Uma vez cheguei a reiniciar o sistema de rastreamento de jogadores de uma máquina caça-níquel; melhor que tenha levado ele o choque, e não eu
Em um cassino onde trabalhei antes, um gerente disse que borrifavam amaciante de roupas nos tapetes para reduzir a estática, mas não sei se funcionava
Então passei a acionar o interruptor com o cotovelo. É o mesmo raio, mas dói menos no cotovelo
https://en.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff_generator
Trabalho de fato com alta tensão, então essa história me parece bem suspeita. Fazendo as contas, tecnicamente poderia ser possível se surgisse um fluxo de campo elétrico extremamente denso, mas na prática parece quase impossível
Em especial, uma tensão tão alta quanto a descrita tem forte tendência a entrar em equilíbrio com grandes lampejos em alta umidade. Acho muito mais provável que existisse algum ponto onde se podia sentir fortemente o campo elétrico e que, em boatos e histórias, isso tenha virado uma “parede”
O maior problema é que o fenômeno é descrito como uma “parede”, não como um campo que aumenta gradualmente, isto é, de forma quadrática. Mas, se em um ambiente suficientemente úmido existir de fato um efeito de rede transmitido por partículas carregadas, a lei do quadrado poderia se transformar em outra forma. Algo cúbico já poderia parecer uma parede na escala humana
Não é tanto “quero acreditar”, mas mais “é estranho, porém em condições reprodutíveis a matemática talvez permita”. O pano de fundo relacionado está na física matemática e nas soluções analíticas das EDPs correspondentes, e essas equações têm algumas soluções bem estranhas. Seria bom se alguém tentasse
Há uma diferença que vale investigar entre os efeitos observados entre cargas pontuais ideais e os efeitos de rede que só aparecem quando se propagam por uma rede de cargas pontuais menos ideais
Para alguém que entrasse nesse espaço, parece muito mais plausível virar um para-raios do que ficar como uma mosca presa em uma teia de aranha
Fico me perguntando se alguém percebeu que, depois que todo mundo passou a carregar uma câmera de vídeo 4K60 no bolso, a maioria dos relatos de avistamentos de OVNIs e do Bigfoot desapareceu
Houve uma thread em 1995 e, depois disso, esse fenômeno nunca mais foi visto nem ouvido
ANTEC '97 Conference Proceedings, CRC Press, páginas 1310–1313
https://www.google.com/books/edition/SPE_ANTEC_1997_Proceedi...
Aquela thread se baseia em uma apresentação de conferência e em um artigo anteriores. O motivo de esse caso específico não ter sido reproduzido é que ele não tem utilidade prática, exige muito equipamento, requer operar o equipamento deliberadamente de forma incorreta, com risco de danos ou ferimentos, e o custo do teste é extremamente alto
Ninguém vai montar voluntariamente um ambiente capaz de rodar 1 milha de filme de PP de 20 pés de largura a 1000 pés por minuto, depois desconectar o aterramento do equipamento de propósito e deixá-lo funcionando por horas, dias ou semanas a mais de 100 graus Fahrenheit e mais de 95% de umidade. Só a instalação custaria milhões de dólares, e a operação poderia custar outro tanto
O fato de fenômenos estranhos serem raros e difíceis de registrar não prova sua ausência, nem constitui evidência de ausência
Ela se baseava em princípios físicos conhecidos, e o contexto extremamente incomum parecia estar dentro da faixa em que algo assim poderia potencialmente acontecer. Por isso presumi que fosse um caso-limite raríssimo que aconteceu “aquela vez”
Também não me parece o tipo de coisa sobre a qual pessoas que trabalham numa grande fábrica da 3M inventariam uma mentira
Já foi discutido antes
https://news.ycombinator.com/item?id=16299441 (2018)
https://news.ycombinator.com/item?id=5387052 (2013)
https://news.ycombinator.com/item?id=3274335 (2011)
Campos elétricos gostam muito de ser lineares, mas os efeitos estranhos descritos são muito não lineares
Efeitos não ideais, como medições de campo elétrico elevado, podem ser lineares. Só que aquela parede afetava apenas seres vivos, como pássaros, insetos e pessoas
Meu palpite é que aquela parede era um fenômeno mediado pelo sistema nervoso e pela contração muscular e, ao contrário das forças eletrostáticas, aí podem entrar limiares, não linearidades e efeitos psicológicos. Basicamente, todos os envolvidos estavam levando choques absurdos, e qualquer coisa parece possível como experiência subjetiva depois de receber um impacto de megavolts na espinha
Parece um bom SCP
Há muitas ideias interessantes na seção de experimentos: http://amasci.com/freenrg/iontest.html
Li este texto várias vezes ao longo dos anos, e sempre fiquei bastante fascinado pelo fato de um fenômeno estranho desses ter surgido em um ambiente fabril
Na atualização de 2016, o parente diz que era comum ver efeitos estranhos nos rolos. Se era tão comum assim, parece que deveria ser reproduzível, mas nunca vi um caso real de reprodução
Por exemplo, a empresa em que trabalho cultiva muitas células em reatores enormes, e as pessoas que operam os maiores reatores disseram ter observado mudanças lentas na produção total que não eram explicadas por nenhuma variável observada. Suspeitamos de uma deriva genética lenta dentro da população, mas também poderia ser algum fator sazonal ou variáveis não observadas
Quando trabalhei no Google, também havia claramente coisas que só apareciam na escala do cluster inteiro e que só eram percebidas por quem conhecia muito bem os processos em andamento e os observava com atenção. Acho que isso acontece em quase todos os sistemas de produção em grande escala, mas a maior parte não é observada
Toda aquela descarga eletrostática não acaba acontecendo às custas da energia mecânica do sistema? É surpreendente que deixem simplesmente saltar faíscas como no vídeo, em vez de tentar recuperar essa energia em algum lugar
Uma das formas mais estranhas de recuperação de energia que já vi usava um centelhador e um transformador personalizado, como uma Tesla coil reversa. A ideia era rebaixar os picos de tensão muito altos e muito curtos da descarga eletrostática para um intervalo mais longo em tensão mais baixa, e ficava preso ao sapato
A energia desperdiçada por isolamento ruim em um escritório aquecido provavelmente é muito maior