Co to jest płyn nienewtonowski?

Płyn nienewtonowski to płyn, którego lepkość jest zmienna w zależności od zastosowanego naprężenia. Najbardziej znanym płynem nienewtonowskim jest skrobia kukurydziana rozpuszczona w wodzie. Kontrastuj z płynami newtonowskimi, takimi jak woda, których zachowanie można opisać wyłącznie przez temperaturę i ciśnienie, a nie siły działające na nie z sekundy na sekundę. Płyny nienewtonowskie to fascynujące substancje, których można użyć, aby pomóc nam bardziej szczegółowo zrozumieć fizykę w ekscytujący, praktyczny sposób.

Jeśli uderzysz wiadro pełne niegrubnego płynu pogrubiającego ścinanie, naprężenie wywołane przez siłę docierającą powoduje, że atomy w płynie zmieniają układ tak, że zachowuje się jak ciało stałe. Twoja ręka nie przejdzie. Jeśli jednak powoli wsuniesz rękę w płyn, będzie on z powodzeniem penetrował. Jeśli gwałtownie wyciągniesz rękę, znów zachowa się ona jak ciało stałe i w ten sposób możesz dosłownie wyciągnąć wiadro płynu z pojemnika.

Płyn nienewtonowski rozrzedzany ścinaniem zachowuje się w odwrotny sposób. W tym typie płyn staje się cieńszy niż grubszy, gdy stosuje się naprężenie. Przykłady tego rodzaju płynu nienewtonowskiego, zwanego również pseudoplastycznym, obejmują keczup, pastę do zębów i farbę. Efekt zwykle nie trwa długo w obu typach, trwa tylko tak długo, jak długo zostanie zastosowane naprężenie.

Płyny nienewtonowskie pomagają nam zrozumieć szeroką gamę płynów występujących w świecie fizycznym. Ciała stałe z tworzyw sztucznych, płyny o dużej mocy, płyny lepkosprężyste i płyny lepkościowe zależne od czasu to inne, które wykazują złożone i sprzeczne z intuicją zależności między naprężeniem ścinającym a lepkością / elastycznością. Jednak płyn nienewtonowski jest prawdopodobnie najbardziej ekscytujący.

Poszukiwanie płynu nienewtonowskiego na YouTube przynosi interesujące wyniki. Podczas kilku teleturniejów gospodarze lub zawodnicy biegają po dużych kadziach pogrubiającego ścinanie płynu nienewtonowskiego, który jest w stanie przejść przez nie, dopóki się nie zatrzymają - w takim przypadku natychmiast opadają. W połączeniu z oscylującą płytką płyny nienewtonowskie wykazują inne niezwykłe właściwości, takie jak wystające „palce” i dziury, które utrzymują się po ich utworzeniu. Płytka oscylacyjna okresowo wywiera nacisk, szybko zmieniając lepkość płynu i umieszczając go na nieparzystym środku między cieczą a ciałem stałym.

Praktyczne zastosowanie do zagęszczania pod wpływem ścinania płynów nienewtonowskich może być w pancerzu przyszłości. Ponieważ takie płyny są zwykle elastyczne, umożliwiają żołnierzom swobodne przemieszczanie się, gdy nie są atakowane. Gdyby jednak mieli do czynienia z pędzącą kulą, szybko stawali się twardsi, zachowując się jak tradycyjna zbroja. Konieczne są dalsze badania, aby sprawdzić, czy płyny nienewtonowskie są odpowiednie dla wojska, ale do tego czasu gra z pewnością jest przyjemnością.