Vad är en icke-Newtonian vätska?
En icke-Newtonsk vätska är en vätska vars viskositet kan varieras baserat på applicerad spänning. Den mest kända icke-Newtonska vätskan är majsstärkelse löst i vatten. Kontrast med Newtonska vätskor som vatten, vars beteende uteslutande kan beskrivas av temperatur och tryck, inte krafterna som verkar på det från sekund till sekund. Icke-Newtonian vätskor är fascinerande ämnen som kan användas för att hjälpa oss att förstå fysiken mer detaljerat, på ett spännande, praktiskt sätt.
Om du stansar en hink full med en skjuvförtjockning av icke-Newtonsk vätska, orsakar spänningen som införs av den inkommande kraften atomerna i vätskan att ordna om så att den uppträder som ett fast ämne. Din hand går inte igenom. Om du skjuter handen långsamt in i vätskan kommer den emellertid att tränga igenom. Om du drar ut handen plötsligt uppträder den igen som en fast och du kan bokstavligen dra ut en hink med vätskan ur behållaren på detta sätt.
En skjuvtunnande icke-Newtonsk vätska uppträder på motsatt sätt. I denna typ blir vätskan tunnare, snarare än tjockare, när spänning appliceras. Exempel på denna typ av icke-Newtonsk vätska kallas också pseudoplast, ketchup, tandkräm och färg. Effekten varar vanligtvis inte länge i endera typen, fortsätter bara så länge stressen appliceras.
Icke-Newtonian vätskor hjälper oss att förstå den stora variationen av vätskor som finns i den fysiska världen. Plastfasta ämnen, kraftlagsvätskor, viskoelastiska vätskor och tidsberoende viskositetsfluider är andra som uppvisar komplexa och motintuitiva förhållanden mellan skjuvspänning och viskositet / elasticitet. Men icke-Newtonian vätska är förmodligen den mest spännande att spela med.
En sökning efter icke-Newtonian vätska på YouTube ger några intressanta resultat. På flera spelutställningar stöter värdar eller tävlande över stora fat med skjuvförtjockande icke-Newtonsk vätska, som kan korsa dem om de inte stannar - i vilket fall de sjunker omedelbart. I kombination med en oscillerande platta visar icke-Newtonianska vätskor andra ovanliga egenskaper, som utskjutande "fingrar" och hål som kvarstår efter att de skapats. En oscillerande platta tillämpar spänning med jämna mellanrum, snabbt förändrar vätskans viskositet och placerar den i en udda mellanmark mellan en vätska och en fast substans.
En praktisk applikation för skjuvförtjockning av icke-Newtonian vätskor kan vara i framtidens kroppsrustning. Eftersom sådana vätskor vanligtvis är flexibla, skulle de tillåta soldater att röra sig fritt när de inte är attackerade. Men om de konfronteras med en snabba kula, skulle de snabbt hårdare, prestera som traditionella rustningar. Mer forskning är nödvändig för att se om vätskor som inte är Newton passar för militären, men fram till dess är det säkert kul att spela med.