Was ist eine Nicht-Newtonsche Flüssigkeit?
Ein nicht-Newtonsches Fluid ist ein Fluid, dessen Viskosität auf der Grundlage der angelegten Spannung variabel ist. Die bekannteste nicht-Newtonsche Flüssigkeit ist in Wasser gelöste Maisstärke. Im Gegensatz zu Newtonschen Flüssigkeiten wie Wasser, deren Verhalten sich ausschließlich durch Temperatur und Druck beschreiben lässt, nicht durch die von Sekunde zu Sekunde wirkenden Kräfte. Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten sind faszinierende Substanzen, mit deren Hilfe wir die Physik auf spannende und praktische Weise genauer verstehen können.
Wenn Sie einen Eimer mit einer scherverdickenden Nicht-Newtonschen Flüssigkeit stanzen, werden die Atome in der Flüssigkeit durch die durch die einwirkende Kraft verursachte Beanspruchung so neu angeordnet, dass sie sich wie ein Feststoff verhält. Deine Hand wird nicht durchgehen. Wenn Sie Ihre Hand jedoch langsam in die Flüssigkeit schieben, dringt sie erfolgreich ein. Wenn Sie Ihre Hand abrupt herausziehen, verhält sie sich wieder wie ein Feststoff und Sie können auf diese Weise buchstäblich einen Eimer Flüssigkeit aus dem Behälter ziehen.
Eine scherverdünnende nicht-Newtonsche Flüssigkeit verhält sich umgekehrt. Bei diesem Typ wird die Flüssigkeit eher dünner als dicker, wenn Spannung ausgeübt wird. Beispiele für diese Art von nicht-Newtonscher Flüssigkeit, die auch als Pseudoplast bezeichnet wird, sind Ketchup, Zahnpasta und Farbe. Der Effekt hält in beiden Fällen normalerweise nicht lange an und hält nur so lange an, wie die Belastung angewendet wird.
Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten helfen uns, die Vielfalt der in der physikalischen Welt vorhandenen Flüssigkeiten zu verstehen. Plastische Feststoffe, Flüssigkeiten nach dem Potenzgesetz, viskoelastische Flüssigkeiten und Flüssigkeiten mit zeitabhängiger Viskosität sind andere, die komplexe und kontraproduktive Beziehungen zwischen Scherbeanspruchung und Viskosität / Elastizität aufweisen. Nicht-Newtonsche Flüssigkeit ist jedoch wahrscheinlich das aufregendste Mittel zum Spielen.
Eine Suche nach nicht-Newtonscher Flüssigkeit auf YouTube liefert einige interessante Ergebnisse. Bei mehreren Spielshows stoßen Gastgeber oder Teilnehmer auf große Fässer mit scherverdickender nicht-Newtonscher Flüssigkeit, die sie durchdringen können, bis sie aufhören - in diesem Fall sinken sie sofort. In Kombination mit einer oszillierenden Platte weisen Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten andere ungewöhnliche Eigenschaften auf, wie hervorstehende "Finger" und Löcher, die nach dem Erzeugen bestehen bleiben. Eine oszillierende Platte übt periodisch eine Spannung aus, wodurch sich die Viskosität des Fluids schnell ändert und es in einen seltsamen Mittelweg zwischen einer Flüssigkeit und einem Feststoff gebracht wird.
Eine praktische Anwendung zur Scherverdickung von nicht-Newtonschen Flüssigkeiten könnte in der künftigen Körperpanzerung liegen. Da solche Flüssigkeiten in der Regel flexibel sind, können sich Soldaten frei bewegen, wenn sie nicht angegriffen werden. Aber wenn sie mit einer schnellen Kugel konfrontiert würden, würden sie schnell härter sein und wie herkömmliche Rüstungen funktionieren. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um festzustellen, ob nicht-Newtonsche Flüssigkeiten für das Militär geeignet sind, aber bis dahin macht das Spielen mit Sicherheit Spaß.