Vad är en icke-Newtonian vätska?
En icke-Newtonian-vätska är en vätska vars viskositet är varierande baserad på applicerad stress. Den mest kända icke-Newtoniska vätskan är majsstärkelse upplöst i vatten. Kontrast med Newtoniska vätskor som vatten, vars beteende uteslutande kan beskrivas genom temperatur och tryck, inte krafterna som verkar på det från andra till andra. Icke-Newtonska 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 av en skjuvtjockning som inte är nybörjad vätska, orsakar den inkommande kraften atomerna i vätskan för att återupprätta så att den uppför sig som en fast. Din hand kommer inte att gå igenom. Om du skjuter handen långsamt in i vätskan, kommer den dock att tränga igenom framgångsrikt. Om du drar ut handen plötsligt, kommer den igen att bete sig som ett fast ämne, och du kan bokstavligen dra en hink med vätskan ur behållaren på detta sätt.
En skjuvtunnande icke-Newtonian vätskebeetepå motsatt sätt. I denna typ blir vätskan tunnare, snarare än tjockare när stress appliceras. Även kallad pseudoplastisk exempel på denna typ av icke-Newtonian-vätska inkluderar ketchup, tandkräm och färg. Effekten håller vanligtvis inte så länge i endera typen, fortsätter bara så länge spänningen appliceras.
icke-Newtonska vätskor hjälper oss att förstå det stora vätskan som finns i den fysiska världen. Plastfasta ämnen, kraftlagsvätskor, viskoelastiska vätskor och tidsberoende viskositetsvätskor är andra som uppvisar komplexa och motintuitiva förhållanden mellan skjuvspänning och viskositet/elasticitet. Men icke-Newtonian-vätska är förmodligen den mest spännande att leka med.
En sökning efter icke-Newtonian-vätska på YouTube får upp några intressanta resultat. På flera spelshower kör värdar eller tävlande över stora mats av skjuvtjockning icke-Newtonian vätska, enble för att korsa dem om de inte stannar - i vilket fall sjunker de omedelbart. I kombination med en oscillerande platta visar icke-Newtonska vätskor andra ovanliga egenskaper, som utskjutande "fingrar" och hål som kvarstår efter att ha skapat dem. En oscillerande platta tillämpar stress på periodisk basis, förändrar snabbt viskositeten hos vätskan och sätter den i en udda mellangrund mellan en vätska och ett fast ämne.
En praktisk applikation för skjuvtjockning icke-Newtonska vätskor kan vara i framtidens rustning. 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 och uppträda som traditionell rustning. Mer forskning är nödvändig för att se om icke-Newtonska vätskor är lämpliga för militären, men fram till dess är det säkert kul att leka med.