Sir Barnes Wallis foi um engenheiro genial que projetou uma bomba muito especial durante a Segunda Guerra Mundial. A idéia era que ele iria saltar através da água e destruir as barragens alemãs ao longo do Vale do Ruhr, causando grandes inundações e danos à água e abastecimento de energia hidrelétrica.
Em parte graças ao filme de 1955, The Dam Busters, a história por trás da Operação Chastise, que ocorreu em 16 e 17 de maio de 1943, tornou-se um conto familiar sobre o tempo de guerra. Mas os cálculos de trabalho reais de Wallis foram perdidos (apropriadamente, talvez, em uma inundação na década de 1960). Então, o que sabemos sobre a ciência complexa por trás das bombas quicando?
Sabemos que os alemães consideravam suas represas um alvo potencial para seus inimigos e colocaram torpedos na frente das estruturas para protegê-los. E para rebentar uma represa, Wallis percebeu que apimentá-la com muitas pequenas bombas não funcionaria. Seria a diferença entre jogar areia na janela e depois fazer o mesmo com uma pedra.
Wallis imaginou que para causar sérios danos, uma única bomba de quatro toneladas teria que ser detonada contra a parede da represa, a uma profundidade de cerca de 30 pés abaixo da água. Naquela época, a precisão dos bombardeios em altitude não era boa o suficiente para causar um estrondo de bomba no alvo. A ideia de saltar através da água para a represa como uma pedra esculpida foi inspirada.
Nos primeiros experimentos, algumas coisas ficaram claras. Primeiro, para a bomba saltar, ela deveria estar girando - com backspin. Assim como um backspin delicado dropshot no tênis, o que faz com que a bola passe por cima da rede.
Wallis descobriu que uma bomba com backspin seria levitada pelo que é conhecido como o efeito Magnus, contrariando a força da gravidade e assegurando que ela atingisse a superfície da água suavemente. Se a bomba atingisse a água com muita força, ela detonaria prematuramente, causando danos à aeronave acima, mas nenhum dano à represa.
Spin, portanto, significava que as bombas poderiam ser entregues a partir de uma altura gerenciável. Voar a 18 metros já era perigosamente baixo, mas sem recuar os bombardeiros Lancaster teria que voar ainda mais baixo e mais rápido.
Nos primeiros experimentos de Wallis ele trabalhou com bolas de gude e bolas de golfe e era óbvio que sua bomba seria esférica. Mas como era mais fácil fabricar bombas cilíndricas, um invólucro de madeira esférico era amarrado aos cilindros para torná-los redondos.
No entanto, quando ampliado para o tamanho total, o invólucro das bombas esféricas se quebraria no impacto com a água. Não demorou muito para estabelecer que o invólucro esférico era desnecessário e que o cilindro nu iria saltar com a mesma eficácia.
Médico spin
Ao contrário de uma esfera, no entanto, cilindros só irão saltar se eles quicam em linha reta. Esta é a segunda boa razão para girar a bomba, porque a rotação mantém o eixo horizontal do cilindro de modo que ele atinja a água diretamente. Assim como para o planeta Terra girando, o efeito giroscópico do cilindro giratório estabiliza o eixo de rotação.
Wallis encontrou outro benefício importante de backspin. A bomba não poderia simplesmente se chocar contra a parede da represa a 240 km / h, uma vez que detonaria prematuramente e não causaria danos significativos. Então ele se certificou de que a bomba caísse logo depois da represa - mas, como ainda estava girando, ela curvou-se suavemente em direção à parede da represa. No momento em que atingiu a profundidade exigida, estava à altura da barragem, onde causaria o máximo dano.
Finalmente, Wallis precisava saber quanto explosivo usar. Ele fez testes em pequena escala em modelos e, em seguida, descobriu como aumentar a quantidade de explosivos para lidar com uma barragem de 120 pés de altura e, idealmente, teria carregado suas bombas com 40 toneladas de explosivos. No evento (há apenas um avião que pode carregar) ele só pode usar quatro toneladas, então, assim como as condições de escuridão, baixa altitude e fogo inimigo, a precisão era fundamental.
(Para nosso próprio experimento com bomba saltando em 2011, descobrimos que 50 gramas de explosivos demoliriam completamente uma represa de 4 pés, então nossa versão de 30 pés precisaria de 160 kg. Nós usamos 180 kg apenas para ter certeza ... e foi totalmente destruído. )
Após os testes em água em Dorset e Kent, o ataque ocorreu na madrugada de 17 de maio de 1943, com 19 bombardeiros Lancaster voando para fora da RAF Scampton em Lincolnshire. Depois de um vôo de três horas, o primeiro avião se enfileirou na represa de Möhne, voando a 240 mph e àquela perigosamente baixa altitude de 18 metros.
A bomba foi liberada cerca de 800 metros em frente à represa, saltou cinco ou seis vezes e afundou logo abaixo da parede. Na profundidade necessária de 30 pés, a pressão da água provocou a explosão ao lado da parede da barragem. Ao todo, cinco aviões tiveram que soltar suas bombas antes que a primeira barragem fosse violada.
O ataque foi perigoso, muitas vidas foram perdidas e seu efeito no curso da guerra ainda é debatido. Uma coisa que podemos certamente concordar, no entanto, 75 anos depois, é que Wallis é corretamente lembrado como um engenheiro genial.
Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation.
Hugh Hunt, Leitor em Dinâmica de Engenharia e Vibração, Universidade de Cambridge
