رفتار عجیب سیالات غیر نیوتنی

در اینجا میخواهیم به بررسی رفتار سیالات غیر نیوتنی بپردازیم. این سیالات در برابر تنش برشی و همچنین نرخ تنش اعمال شده رفتار متفاوت و عجیبی از خود نشان می دهند که در ادامه به بررسی آن میپردازیم.

مقدمه

در مطالعه بسیاری از علوم، از گرانش، امواج و ریاضیات گرفته تا تاریخ و مذهب به نام نیوتن برخورد میکنیم. علاوه بر اینها این مرد انگلیسی در مورد سیالات نیز مطالعاتی داشت و ارزش این مطالعات به اندازه ای بود که مهم ترین دسته بندی سیالات با نام وی اجین شده است.

سیالات نیوتنی

سیالی است که رابطه تنش و کرنش آن خطی است و ضریبی که این دو را به هم مربوط میکند همان گرانروی یا ویسکوزیته است که برای سیالات نیوتنی ثابت است. به این صورت که با افزایش تنش برشی یا کرنش گرانروی تغییری نمی کند، مثلا اگر یک همزن را داخل یک ظرف پر از آب فرو کنید و شروع به هم زدن آب کنید، فرقی نمی‌کند چقدر سریع یا آرام آب را هم می‌زنید، گرانروی آب تغییر نخواهد کرد.

سیالات غیر نیوتنی

اما در رابطه با سیالات غیر نیوتنی شرایط متفاوت است و گرانروی با نرخ کرنش وارد بر آنها تغییر میکند. سیالات غیر نیوتنی در قبال افزایش کرنش یا تنش برشی یا نرخ اعمال آن رفتار متفاوتی از خود نشان میدهند و گرانروی آنها کمتر یا بیشتر میشوند به این معنی که برخی سفت تر شده و برخی شل تر می شوند. مثلا اگر یک ظرف پر از ماست غلیظ را وارونه کنید، بصورت تکه تکه روی زمین خواهد ریخت. اما اگر همین ماست را قبل از وارونه کردن کمی‌هم بزنید، گرانروی آن کاهش می‌یابد و بسیار روان تر روی زمین می‌ریزد. خمیر دندان، سس گوجه فرنگی و نرم کننده موی سر نمونه‌های دیگری از سیالات غیر نیوتنی هستند.


ذر اینجا برای درک بهتر مطلب به بررسی یک مثال معروف در این زمینه می پردازیم. ماده ای شیری رنگ به نام اوبلک که نوعی سیال غیر نیوتنی است. ساخت این ماده بسیار ساده است و از ترکیب آب با نشاسته ذرت تشکیل می شود. وقتی روی اوبلک کمی‌فشار می آوریم، گرانروی مایع افزایش می‌یابد و حالت نیمه جامد به خود میگیرد. به طور مثال می توانید با مشت محکم روی اوبلک بکوبید بدون اینکه دستتان در آن فرو برود. در فیلم فوق این ماده بر روی اسپیکر تحت ارتعاش شدید قرار گرفته است، ادامه انواع آزمایشاتی که بر روی این ماده صورت گرفته است را مشاهده کنید.

حتما بخوانید!  روش حل صریح و ضمنی (Explicit & Implicit) به زبان ساده

همان طور که مشاهده میکنید شما می توانید روی استخری از اوبلک راه بروید به شرط اینکه قدم های محکمی بردارید و به محض اینکه از حرکت بایستید در آن فرو میروید. محققان می گویند: اگر خیلی سریع و محکم روی اوبلک ضربه وارد کنید، دانه‌های نشاسته به هم فشار وارد می‌کنند و مثل برف‌های جلوی ماشین برف روب به سمت بالا می‌پرند. به این ترتیب یک ستون از ماده شبه جامد درست زیر پای شما ( یا هر چیزی که فشار وارد می‌کند ) ایجاد می‌شود و از وزن شما حمایت می‌کند. اما اگر دیگر حرکت نکنید، دیگر فشاری روی سیال غیر نیوتنی وارد نمی‌کنید و در نتیجه سیال دوباره با حالت مایع بر می‌گردد.


0 پاسخ

ثبت دیدگاه

مایل به ملحق شدن به بحث هستید ؟
به ما بپیوندید !

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

من روبوت نیستم! * برای تغییر سوال امنییتی می توانید دکمه تازه سازی سوال امنیتی را بزنید.