什么是非牛顿流体(Non-Newtonian Fluid)?

非牛顿流体是一种粘度随外加应力而变化的流体。这类流体中最常见的是溶于水的玉米淀粉。与水这样的牛顿流体相比,水的行为只能用温度和压力来描述,而不是瞬间作用在它身上的力。这些液体是令人着迷的物质,可以帮助我们以...
非牛顿流体是一种粘度随外加应力而变化的流体。这类流体中最常见的是溶于水的玉米淀粉。与水这样的牛顿流体相比,水的行为只能用温度和压力来描述,而不是瞬间作用在它身上的力。这些液体是令人着迷的物质,可以帮助我们以一种令人兴奋的、动手的方式更详细地了解物理学。颜料是一种纯粹的、稀薄的,非牛顿流体。如果你在一个装满剪切增稠的非牛顿流体的桶里打孔,外来力产生的应力使液体中的原子重新排列,使其表现出固体的行为。你的手不会穿过。如果你慢慢地把手伸进液体,它会成功地穿透。如果你突然伸出手,它又会表现得像固体一样,你可以用这种方法把一桶液体从容器中取出。玉米淀粉,当它溶解在水中时,它会变成非牛顿流体剪切变稀的非牛顿流体的行为与此相反。在这种类型的流体中,当施加应力时,流体变薄,而不是变厚。这种流体也称为假塑性流体,例如番茄酱、牙膏和油漆无论哪种类型,这种效应通常不会持续太久,只有在施加应力时才会持续。非牛顿流体有助于我们了解物理世界中存在的各种各样的流体。塑性固体、幂律流体,粘弹性流体和随时间变化的粘性流体是剪切应力和粘弹性之间复杂和反直观关系的其他流体。然而,非牛顿流体可能是最令人兴奋的在YouTube上搜索非牛顿流体会带来一些有趣的结果。在一些游戏节目中,主持人或参赛者会遇到一大桶剪切增稠的非牛顿流体,除非它们停下来,否则它们能够穿过它们——在这种情况下,它们会立即下沉。当与振荡板结合时,这些流体还表现出其他不寻常的特性,比如突出的"手指"和在产生它们之后仍然存在的孔洞。振荡板会周期性地施加应力,迅速改变流体的粘度,并将其置于液体和固体之间奇怪的中间地带剪切增稠非牛顿流体的一个实际应用可能是在未来的防弹衣上。由于这种流体通常是灵活的,所以当士兵不受攻击时,它们可以自由移动。但是如果遇到高速的子弹,它们会很快变硬,它的性能和传统的盔甲一样。需要更多的研究来确定非牛顿流体是否适合军事用途,但在那之前,它肯定很有趣。
  • 发表于 2020-08-15 22:48
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  • 分类:科学教育

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