Che cos'è un fluido non newtoniano?
Un fluido non newtoniano è un fluido la cui viscosità è variabile in base allo stress applicato. Il fluido non newtoniano più comunemente noto è l'amido di mais disciolto nell'acqua. Contrasto con fluidi newtoniani come l'acqua, il cui comportamento può essere descritto esclusivamente da temperatura e pressione, non dalle forze che agiscono su di esso dal secondo al secondo. I fluidi non newtoniani sono sostanze affascinanti che possono essere utilizzate per aiutarci a comprendere la fisica in modo più dettagliato, in modo emozionante e pratico.
Se colpisci un secchio pieno di un fluido non newtoniano che ispessisce il taglio, lo stress introdotto dalla forza in entrata fa sì che gli atomi nel fluido si riorganino in modo che si comporti come un solido. La tua mano non passerà. Se spingi lentamente la mano nel fluido, penetrerà con successo. Se estrai bruscamente la mano, si comporterà di nuovo come un solido e in questo modo puoi letteralmente estrarre un secchio di liquido dal suo contenitore.
Un fluido non newtoniano che assottiglia il taglio si comporta in modo opposto. In questo tipo, il fluido diventa più sottile, piuttosto che più spesso, quando viene applicato lo stress. Chiamati anche pseudoplastici, esempi di questo tipo di fluido non newtoniano includono ketchup, dentifricio e vernice. L'effetto di solito non dura a lungo in entrambi i tipi, continuando solo fino a quando viene applicato lo stress.
I fluidi non newtoniani ci aiutano a comprendere l'ampia varietà di fluidi esistenti nel mondo fisico. Solidi plastici, fluidi di potenza, fluidi viscoelastici e fluidi di viscosità dipendenti dal tempo sono altri che mostrano relazioni complesse e controintuitive tra sollecitazione a taglio e viscosità / elasticità. Tuttavia, il fluido non newtoniano è probabilmente il più eccitante con cui giocare.
Una ricerca di fluidi non newtoniani su YouTube porta alcuni risultati interessanti. In diversi game show, host o concorrenti si imbattono in grandi vasche di fluido non newtoniano che ispessisce il taglio, in grado di attraversarli a meno che non si fermino, nel qual caso affondano immediatamente. Se combinati con una piastra oscillante, i fluidi non newtoniani dimostrano altre proprietà insolite, come le "dita" sporgenti e i fori che persistono dopo averli creati. Una piastra oscillante applica sollecitazioni su base periodica, modificando rapidamente la viscosità del fluido e ponendolo in una strana via di mezzo tra un liquido e un solido.
Un'applicazione pratica per fluidi non newtoniani addensanti al taglio potrebbe essere in armatura del futuro. Poiché tali fluidi sono generalmente flessibili, consentirebbero ai soldati di muoversi liberamente quando non sono sotto attacco. Ma se si trovassero di fronte a un proiettile accelerante, sarebbero rapidamente più difficili, esibendosi come armature tradizionali. Sono necessarie ulteriori ricerche per vedere se i fluidi non newtoniani sono adatti ai militari, ma fino ad allora, è sicuramente divertente giocarci.