Non-Newtonian fluidsStanding waves

Non-Newtonian fluids


Standing waves in an oobleck create "monsters".
One of the things we presented here at the Open day of the Institute of Physics 2010 was a Non-Newtonian fluid. We can say that a non-Newtonian fluid is a fluid whose viscosity depends on the rate of applied stress, unlike a Newtonian fluid whose viscosity is constant over a wide range of applied stresses. Water, vinegar, some motor oils, most mineral oils, gasoline... they are all Newtonian fluA non-Newtonian fluid is a fluid whose flow properties differ in any way from those of Newtonian fluids. Most commonly, the viscosity (the measure of a fluid's ability to resist gradual deformation by shear or tensile stresses) of non-Newtonian fluids is dependent on shear rate or shear rate history. Some non-Newtonian fluids with shear-independent viscosity, however, still exhibit normal stress-differences or other non-Newtonian behavior. Many salt solutions and molten polymers are non-Newtonian fluids, as are many commonly found substances such as ketchup, custard, toothpaste, starch suspensions, paint, blood, and shampoo. In a Newtonian fluid, the relation between the shear stress and the shear rate is linear, passing through the origin, the constant of proportionality being the coefficient of viscosity. In a non-Newtonian fluid, the relation between the shear stress and the shear rate is different and can even be time-dependent (Time Dependent Viscosity). Therefore, a constant coefficient of viscosity cannot be defined.

Although the concept of viscosity is commonly used in fluid mechanics to characterize the shear properties of a fluid, it can be inadequate to describe non-Newtonian fluids. They are best studied through several other rheological properties that relate stress and strain rate tensors under many different flow conditions—such as oscillatory shear or extensional flow—which are measured using different devices or rheometers. The properties are better studied using tensor-valued constitutive equations, which are common in the field of continuum mechanicsids because their fluidity doesn't change with applied stress.
On the other hand ketchup, toothpaste, shampoo, paint, blood are examples of non-Newtonian fluids. For instance, ketchup flows more easily when we press the tube harder - the viscosity of ketchup decreases with applied stress. That's why, for example, a ketchup tube won't leak if we turn the it upside down. But if we squeeze the tube, ketchup easily flows out. Toothpaste shows a similar behavior.
Mixture of corn starch and water, the so called oobleck, shows the opposite behavior. Its viscosity increases with applied stress, meaning it flows more difficult when we apply stress on it. Owing to very interesting properties and a simple preparation Damir Dominko and Matija Čulo decided to show an oobleck as an example of non-Newtonian fluid at this year's open day

Kết quả (Việt) 1:

Thuyết học Newton phòng không chất lỏngThường trực sóng trong một oobleck tạo ra "quái vật".Một trong những điều chúng tôi trình bày ở đây lúc ngày mở của Viện vật lý 2010 là một chất lỏng không thuyết học Newton. Chúng tôi có thể nói rằng một chất lỏng không thuyết học Newton là một chất lỏng có độ nhớt phụ thuộc vào mức độ căng thẳng áp dụng, không giống như một chất lỏng thuyết học Newton có độ nhớt là hằng số trong một loạt các ứng dụng căng thẳng. Nước, dấm, một số loại dầu động cơ, hầu hết dầu khoáng, xăng... họ là thuyết học Newton tất cả fluA phòng không thuyết học Newton chất lỏng là một chất lỏng có tính chất lưu lượng khác nhau trong bất kỳ cách nào với chất lỏng thuyết học Newton. Phổ biến nhất, (các biện pháp của một chất lỏng có thể chống lại dần dần biến dạng bởi cắt hoặc độ bền kéo căng thẳng) độ nhớt của chất lỏng không thuyết học Newton là phụ thuộc vào lịch sử tốc độ tỷ lệ hoặc cắt cắt. Một số chất lỏng không thuyết học Newton với độ nhớt cắt độc lập, Tuy nhiên, vẫn còn thể hiện bình thường căng thẳng-sự khác biệt hoặc hành vi khác không thuyết học Newton. Nhiều giải pháp muối và nóng chảy polyme là chất lỏng không thuyết học Newton, như nhiều chất phổ biến mặt hàng chẳng hạn như sốt cà chua, mãng cầu, kem đánh răng, đình chỉ bột, sơn, máu, và dầu gội. Trong một chất lỏng thuyết học Newton, mối quan hệ giữa ứng suất cắt và mức cắt là tuyến tính, đi qua nguồn gốc, hằng số của proportionality là độ nhớt của hệ số. Trong một chất lỏng không thuyết học Newton, mối quan hệ giữa ứng suất cắt và mức cắt là khác nhau và thậm chí có thể phụ thuộc vào thời gian (thời gian phụ thuộc độ nhớt). Do đó, độ nhớt của hệ số liên tục không thể được định nghĩa.Mặc dù khái niệm độ nhớt thường được sử dụng trong cơ học chất lỏng để mô tả các tính chất cắt của một chất lỏng, nó có thể không đủ để mô tả chất lỏng không thuyết học Newton. Họ được tốt nhất nghiên cứu thông qua một số các thuộc tính lưu biến khác có liên quan stress và căng thẳng tỷ lệ vec dưới nhiều điều kiện lưu lượng khác nhau — chẳng hạn như oscillatory cắt hoặc dòng chảy extensional — mà được đo bằng cách sử dụng thiết bị khác nhau hoặc rheometers. Các thuộc tính tốt hơn được nghiên cứu sử dụng tensor có giá trị như phương trình, được phổ biến trong lĩnh vực liên tục mechanicsids vì tính lưu loát của họ không thay đổi với các ứng dụng căng thẳng.Khác tay sốt cà chua, kem đánh răng, dầu gội đầu, sơn, máu là những ví dụ của chất lỏng không thuyết học Newton. Ví dụ, dòng chảy sốt cà chua thêm một cách dễ dàng khi chúng tôi nhấn ống khó khăn hơn - độ nhớt của sốt cà chua giảm theo ứng dụng căng thẳng. Đó là lý do tại sao, ví dụ, một ống sốt cà chua sẽ không rò rỉ nếu chúng tôi biến nó lộn ngược. Nhưng nếu chúng tôi bóp ống, sốt cà chua dễ dàng chảy ra. Kem đánh răng cho thấy một hành vi tương tự.Hỗn hợp của tinh bột ngô và nước, như vậy gọi là oobleck, cho thấy hành vi đối diện. Độ nhớt của nó tăng với sự căng thẳng áp dụng, có nghĩa là nó chảy khó khăn hơn khi chúng tôi áp dụng căng thẳng vào nó. Do tính chất rất thú vị và một sự chuẩn bị đơn giản Damir Dominko và Matija Čulo quyết định để hiển thị một oobleck như là một ví dụ của chất lỏng không thuyết học Newton tại năm nay mở ngày

Kết quả (Việt) 2:

Non-Newton dịch Đứng sóng trong một oobleck tạo "quái vật". Một trong những điều chúng tôi trình bày ở đây vào ngày mở của Viện Vật lý năm 2010 là một chất lỏng không Newton. Chúng tôi có thể nói rằng một chất lỏng không Newton là một chất lỏng có độ nhớt phụ thuộc vào tốc độ của ứng dụng căng thẳng, không giống như một chất lỏng Newton có độ nhớt là thay đổi trên một phạm vi rộng các ứng suất áp dụng. Nước, dấm, một số loại dầu động cơ, hầu hết các loại dầu khoáng, xăng dầu ... họ đều là chất lỏng không Newton Newton fluA là một chất lỏng có tính chất dòng chảy khác nhau trong bất kỳ cách nào từ các chất lỏng Newton. Thông thường nhất, độ nhớt (số đo khả năng của một chất lỏng để chống lại biến dạng dần dần bởi ứng suất cắt hoặc kéo) của chất lỏng phi Newton là phụ thuộc vào tốc độ cắt hoặc lịch sử tốc độ cắt. Một số chất lỏng phi Newton với cắt độc lập nhớt, tuy nhiên, vẫn còn biểu hiện bình thường căng thẳng khác nhau hoặc hành vi phi Newton khác. Nhiều giải pháp muối và polyme nóng chảy là chất lỏng phi Newton, như rất nhiều các chất thường được tìm thấy như nước sốt cà chua, sữa trứng, kem đánh răng, huyền phù tinh bột, sơn, máu, và dầu gội. Trong một chất lỏng Newton, mối quan hệ giữa ứng suất cắt và tốc độ cắt theo chiều dài, đi qua gốc, tỷ lệ không đổi là hệ số độ nhớt. Trong một chất lỏng không Newton, mối quan hệ giữa ứng suất cắt và tốc độ cắt là khác nhau và thậm chí có thể phụ thuộc thời gian (Time nhớt phụ thuộc). Do đó, hệ số hằng số độ nhớt không thể được xác định. Mặc dù khái niệm về độ nhớt thường được sử dụng trong cơ học chất lỏng để mô tả các đặc tính cắt của một chất lỏng, nó có thể là không đủ để mô tả chất lỏng phi Newton. Chúng được nghiên cứu nhiều nhất thông qua một số đặc tính lưu biến khác có liên quan stress và căng thẳng tỷ giá tensor dưới nhiều điều kiện, chẳng hạn dòng chảy khác nhau như cắt dao động hoặc extensional dòng chảy được đo bằng cách sử dụng các thiết bị hoặc rheometers khác nhau. Các thuộc tính được nghiên cứu tốt hơn bằng cách sử dụng phương trình cấu tensor có giá trị, được phổ biến trong lĩnh vực mechanicsids liên tục vì tính lưu động của họ không thay đổi với sự căng thẳng áp dụng. Trên ketchup Mặt khác, kem đánh răng, dầu gội đầu, sơn, máu là những ví dụ của phi chất lỏng Newton. Ví dụ, ketchup chảy dễ dàng hơn khi chúng ta bấm ống khó khăn hơn - độ nhớt của nước sốt cà chua làm giảm căng thẳng với ứng dụng. Đó là lý do tại sao, ví dụ, một ống nước sốt cà chua sẽ không bị rò rỉ nếu chúng ta biến nó xuống dưới. Nhưng nếu chúng ta bóp ống, nước sốt cà chua dễ dàng chảy ra ngoài. Kem đánh răng cho thấy một hành vi tương tự. Hỗn hợp của tinh bột ngô và nước, như vậy gọi là oobleck, cho thấy các hành vi ngược lại. Độ nhớt của nó làm tăng căng thẳng với ứng dụng, có nghĩa là nó chảy khó khăn hơn khi chúng ta áp dụng căng thẳng vào nó. Do tính chất rất thú vị và một sự chuẩn bị đơn giản Damir Dominko và Matija culo quyết định để hiển thị một oobleck như một ví dụ của chất lỏng phi-Newton ở ngày mở năm nay