Qu'est-ce qu'un fluide non-newtonien?
Un fluide non newtonien est un fluide dont la viscosité est variable en fonction des contraintes appliquées. Le fluide non newtonien le plus connu est la fécule de maïs dissoute dans de l'eau. Contrastez avec les fluides newtoniens tels que l'eau, dont le comportement peut être décrit exclusivement par la température et la pression, et non par les forces qui agissent de seconde en seconde. Les fluides non newtoniens sont des substances fascinantes qui peuvent nous aider à comprendre la physique plus en détail, de manière pratique et excitante.
Si vous percez un seau plein d'un fluide non newtonien épaississant par cisaillement, la contrainte introduite par la force entrante entraîne le réarrangement des atomes dans le fluide de sorte qu'il se comporte comme un solide. Votre main ne passera pas. Si vous enfoncez lentement votre main dans le liquide, celui-ci pénétrera avec succès. Si vous retirez brusquement votre main, elle se comportera à nouveau comme un solide et vous pourrez ainsi sortir littéralement un seau du fluide de son récipient.
Un fluide non newtonien amincissant par cisaillement se comporte de manière opposée. Dans ce type, le fluide devient plus mince, plutôt que plus épais, lorsque le stress est appliqué. Aussi appelé pseudoplastique, ce type de fluide non newtonien comprend le ketchup, le dentifrice et la peinture. L'effet ne dure généralement pas longtemps dans les deux types, il ne dure que tant que le stress est appliqué.
Les fluides non newtoniens nous aident à comprendre la grande variété de fluides existant dans le monde physique. Les solides plastiques, les fluides de loi de puissance, les fluides viscoélastiques et les fluides de viscosité dépendant du temps en sont d'autres qui présentent des relations complexes et contre-intuitives entre la contrainte de cisaillement et la viscosité / élasticité. Cependant, le fluide non newtonien est probablement le plus excitant avec lequel jouer.
Une recherche de fluide non newtonien sur YouTube apporte des résultats intéressants. Dans plusieurs jeux télévisés, les hôtes ou les candidats parcourent de grandes cuves de fluide non newtonien épaississant par cisaillement, capables de les traverser à moins qu'elles ne s'arrêtent - auquel cas elles coulent immédiatement. Combinés à une plaque oscillante, les fluides non newtoniens présentent d’autres propriétés inhabituelles, telles que des "doigts" saillants et des trous persistants après leur création. Une plaque oscillante applique des contraintes sur une base périodique, en modifiant rapidement la viscosité du fluide et en la plaçant dans un terrain moyen impair entre un liquide et un solide.
Une application pratique pour l'épaississement par cisaillement de fluides non newtoniens pourrait être la future armure. Comme ces fluides sont généralement flexibles, ils permettraient aux soldats de se déplacer librement lorsqu'ils ne sont pas attaqués. Mais si elles étaient confrontées à une balle rapide, elles seraient rapidement plus dures, fonctionnant comme une armure traditionnelle. Davantage de recherches sont nécessaires pour voir si les fluides non newtoniens conviennent aux militaires, mais jusque-là, c'est amusant de jouer avec.