Что такое неньютоновская жидкость?

Неньютоновская жидкость - это жидкость, вязкость которой варьируется в зависимости от приложенного напряжения. Наиболее известной неньютоновской жидкостью является кукурузный крахмал, растворенный в воде. В отличие от ньютоновских жидкостей, таких как вода, поведение которых можно описать исключительно температурой и давлением, а не силами, действующими на нее от секунды к секунде. Неньютоновские жидкости - это захватывающие вещества, которые могут помочь нам понять физику более подробно, захватывающим, практическим способом.

Если вы ударите по ковшу, заполненному неньютоновской жидкостью сгущающего сдвига, напряжение, создаваемое входящей силой, заставляет атомы жидкости перестраиваться так, что она ведет себя как твердое тело. Ваша рука не пройдет. Однако, если вы медленно впихиваете руку в жидкость, она будет успешно проникать. Если вы резко вытяните руку, она снова будет вести себя как твёрдое тело, и вы можете буквально вытащить ведро с жидкостью из контейнера таким образом.

Неньютоновская жидкость, разжижающаяся при сдвиге, ведет себя противоположным образом. В этом типе жидкость становится более жидкой, а не более густой при воздействии напряжения. Также называемые псевдопластическими, примеры этого типа неньютоновской жидкости включают кетчуп, зубную пасту и краску. Эффект обычно не длится долго в любом типе, продолжаясь только, пока напряжение приложено.

Неньютоновские жидкости помогают нам понять большое разнообразие жидкостей, существующих в физическом мире. Пластичные твердые вещества, степенные жидкости, вязкоупругие жидкости и жидкости, зависящие от времени, являются другими, которые демонстрируют сложные и противоречивые отношения между напряжением сдвига и вязкостью / эластичностью. Тем не менее, неньютоновская жидкость, вероятно, самая захватывающая в игре.

Поиск неньютоновской жидкости на YouTube дает интересные результаты. На нескольких игровых шоу хозяева или участники сталкиваются с большими чанами с сгущающейся при сдвиге неньютоновской жидкостью, способными пересечь их, если они не остановятся - в этом случае они немедленно тонут. В сочетании с колеблющейся пластиной неньютоновские жидкости демонстрируют другие необычные свойства, такие как выступающие «пальцы» и отверстия, которые сохраняются после их создания. Колеблющаяся пластина периодически воздействует на напряжение, быстро изменяя вязкость жидкости и помещая ее в нечетное среднее пространство между жидкостью и твердым телом.

Практическое применение для сгущения сдвига неньютоновских жидкостей может быть в бронежилетах будущего. Поскольку такие жидкости обычно бывают гибкими, они позволяют солдатам свободно передвигаться, когда их не атакуют. Но если бы они столкнулись с ускоряющейся пулей, они быстро стали бы сильнее, действуя как традиционная броня. Необходимы дополнительные исследования, чтобы увидеть, подходят ли неньютоновские жидкости для военных, но до тех пор играть с ними наверняка весело.