Wat is een niet-Newtoniaanse vloeistof?
Een niet-Newtoniaanse vloeistof is een vloeistof waarvan de viscositeit variabel is op basis van toegepaste spanning. De meest bekende niet-Newtoniaanse vloeistof is maïzena opgelost in water. Contrast met Newtoniaanse vloeistoffen zoals water, wiens gedrag uitsluitend kan worden beschreven door temperatuur en druk, niet de krachten die erop werken van tweede naar seconde. Niet-Newtoniaanse vloeistoffen zijn fascinerende stoffen die kunnen worden gebruikt om ons te helpen de fysica in meer detail te begrijpen, op een spannende, hands-on manier.
Als je een emmer vol met een schuifverdikking niet-Newtoniaanse vloeistof slaat, veroorzaakt de stress die door de inkomende kracht wordt geïntroduceerd, de atomen in de vloeistof in de vloeistof die het gedraagt als een vaste stof. Je hand gaat niet door. Als u uw hand langzaam in de vloeistof duwt, zal deze echter met succes doordringen. Als je je hand abrupt eruit trekt, zal het zich opnieuw gedragen als een vaste stof, en je kunt letterlijk een emmer van de vloeistof op deze manier uit de container trekken.
Een afschuifverdunning niet-Newtoniaans vloeistofgedrages op de tegenovergestelde manier. In dit type wordt de vloeistof dunner, in plaats van dikker, wanneer spanning wordt uitgeoefend. Ook wel pseudoplastische, voorbeelden van dit type niet-Newtoniaanse vloeistof genoemd, omvatten ketchup, tandpasta en verf. Het effect duurt meestal niet lang in beide type, alleen maar doorgaan zolang de stress wordt toegepast.
Niet-Newtoniaanse vloeistoffen helpen ons de grote verscheidenheid aan vloeistoffen te begrijpen die in de fysieke wereld bestaan. Plastic vaste stoffen, krachtwetvloeistoffen, visco-elastische vloeistoffen en tijdsafhankelijke viscositeitsvloeistoffen zijn andere die complexe en contra-intuïtieve relaties vertonen tussen schuifspanning en viscositeit/elasticiteit. Niet-Newtoniaanse vloeistof is echter waarschijnlijk de meest opwindende om mee te spelen.
Een zoektocht naar niet-Newtoniaanse vloeistof op YouTube brengt een aantal interessante resultaten op. Op verschillende spelshows rennen gastheren of deelnemers over grote vaten afschuifverdikking niet-Newtoniaanse vloeistof, eenBle om ze te doorkruisen tenzij ze stoppen - in welk geval ze onmiddellijk zinken. In combinatie met een oscillerende plaat vertonen niet-Newtoniaanse vloeistoffen andere ongebruikelijke eigenschappen, zoals uitstekende "vingers" en gaten die blijven bestaan na het maken ervan. Een oscillerende plaat brengt periodiek stress toe, verandert snel de viscositeit van de vloeistof en legt deze in een vreemde middelste grond tussen een vloeistof en een vaste stof.
Een praktische toepassing voor afschuifverdikking niet-Newtoniaanse vloeistoffen kan in lichaamspantser van de toekomst zijn. Aangezien dergelijke vloeistoffen meestal flexibel zijn, zouden ze soldaten vrij maken om vrij te bewegen wanneer ze niet worden aangevallen. Maar als ze worden geconfronteerd met een snel rijdende kogel, zouden ze snel moeilijker zijn en presteren ze als traditioneel pantser. Meer onderzoek is nodig om te zien of niet-Newtoniaanse vloeistoffen geschikt zijn voor het leger, maar tot die tijd is het zeker leuk om mee te spelen.