Newton의 점도 법칙으로 알려진 전통적인 점도 규칙에는 뉴턴이 아닌 유체가 없습니다. 따라서, 그것은 비 전통적인 행동을 보여줍니다. 즉, 실제로 비 뉴턴 유체 풀에서 달릴 수 있음을 의미합니다.
소셜 미디어를 탐색하는 동안 사람들이 상당히 정상적인 것으로 위장한 액체를 걷고 달리는 사람들의 비디오를 보았습니다. 그 비디오는 즉시 내 관심을 끌었고 호기심을 얻었습니다.
인터넷에서 약간의 검색을 한 후, 나는 내 질문에 대한 답을 찾았습니다. 이 바이러스 트릭의 비밀은 비 뉴턴 유체로 알려져 있습니다. 그 뒤에 과학에 더 깊이 파고 들자!
응력 대 스트레인 곡선은 둘 사이의 관계를 보여줍니다. 처음에는 선형 관계를 따르지만, 처음에는 스트레스와 변형이 비례 적으로 증가한다는 것을 암시하지만, 얼마 후에는 더 이상 서로에 비례하지 않습니다.) (사진 신용 :Nicoguaro/Creative Commons)
.비 뉴턴 유체 내에서 스트레스와 변형의 점도와 비정상적인 거동은 다른 유체와 차별화되는 것입니다.
Newton의 점도 법
뉴턴의 점도 법칙은 유체의 특성 거동에 대한 정의 요인입니다. 전단 응력은 유체의 두 인접 층 사이의 속도 구배에 직접 비례한다고 말합니다.
따라서 Newton의 점도 법칙을 따르는 액체는 Newtonian 유체로 알려져 있습니다. 이들 유체의 점도는 스트레스를 적용하더라도 일정하게 유지된다. 물, 알코올 및 미네랄 오일과 같은 일반적인 액체는이 범주에 속합니다.
반면에, 비 뉴턴의 유체는 뉴턴의 점도 법칙을 따르지 않는다는 사실에서 이름을 얻었습니다. 이들 유체의 점도는 스트레스의 적용하에 변화하고 물질 상태에서 이상을 보여준다. Quicksand, Ketchup 및 Paint는이 범주에 속합니다.
그래프는 뉴턴의 점도 법칙과 관련하여 다양한 유형의 유체의 거동을 보여줍니다. (사진 크레딧 :Zizou7/Shutterstock)
비 뉴턴 유체에서 실행할 수 있습니까?
비 뉴턴 유체를 정의한 후 정확히 어떻게 행동하는지, 그 이유를 이해해 보겠습니다.
비 뉴턴 유체의 경우 점도가 일정하지 않기 때문에 응력 (힘)이 적용될 때 물질의 상태는 일시적인 고체 또는 액체 형태로 바뀝니다. 스트레스가 제거 되 자마자 원래 물질 상태가 복원됩니다.
액체처럼 느껴지는 뉴턴이 아닌 유체로 가득 찬 용기가 있다고 상상해보십시오. 액체를 펀칭하고 손이 그 표면에 닿 자마자 주먹 아래의 액체 영역이 반 고체로 변합니다. 힘이 풀리 자마자 원래 형태로 돌아갑니다. 흥미 롭습니다!?
떨어지는 볼의 힘이 비 뉴턴 액체의 표면에 적용되면 액체 표면이 고체로 바뀌고 볼은 그로부터 튀어 나옵니다. 이것은 비 뉴턴 유체의 독특한 행동입니다. (사진 크레딧 :Zizou7/Shutterstock)
예를 들어, 케첩 병이 거의 비어 있으면 병의 바닥을 두드려 나머지를 분출해야하지만 왜 그런가요? 케첩은 비 뉴턴 유체의 유형이기 때문입니다. 병의 바닥에 탭 형태로 힘이 적용되면 더 액체 일관성으로 바뀌고 병에서 더 쉽게 흘릴 수 있습니다.
마찬가지로, 비 뉴턴의 유체에 압력을 가하면 발 아래의 유체가 고체로 바뀌어 앞으로 나아갈 수 있습니다. 따라서 네, 비 뉴턴의 유체를 뛰어 넘을 수는 있지만 꽤 빠른 러너가되어 계단을 가볍게 유지해야합니다!
관계에서 뉴턴이 아닌 유체가되지 않으면 더 어려워 질 것입니다.
흥미롭게도, 이들 유체의 정확한 분자 거동은 아직 적절한 과학적 정의 나 이론을 발견하지 못했다. 이 미스터리를 몇 년 동안 공개하기위한 연구가 진행 중입니다. 우리가 아는 것은 빙산의 일각 일뿐입니다.
비 뉴턴 유체의 유형
이 유체에 대한 현재의 이해에 따르면, 비 뉴턴 유체는 다음과 같이 네 가지 범주로 나뉘어져 있습니다.
1) 팽창
이 유형에서는 응력이 적용될 때 유체의 점도가 증가하지만 시간 독립적입니다. 이것은 얼마나 오래 가해지는 스트레스에 따라 점도가 증가한다는 것을 의미합니다.
팽창의 예는 물과 옥수수 전분의 혼합물 인 oobleck입니다. 당신은 사람들이 비디오에서 oobleck을 걷는 것을 보았을 것입니다. 처음에는 액체처럼 보이지만 발을 얹 자마자 단단하게 변합니다.
2) PSUEDOPLASTIC
이것은 팽창과 반대입니다. 스트레스가 적용되면 시간과 무관하게 점성이 떨어집니다. psuedoplastic의 예는 케첩입니다.
그래프는 팽창 및 psuedoplastic의 거동과 Newtonian 유체와의 비교를 보여줍니다. (사진 크레디트 :Directeon /Creative Commons)
3) 류티컬
이것은 점도의 증가가 시간 의존적이라는 사실을 제외하고는 팽창과 유사합니다.
일반적인 예는 크림입니다. 처음 크림을 저어 주면 아무 일도 일어나지 않지만 계속 저어 주면 크림이 점차 두껍게됩니다.
4) thixotropic
이것은 류병 사법의 반대입니다. 응력이 적용되면 점도가 감소하고 시간에 따라 다릅니다.
꿀은 Thixotropic 유체의 예입니다. 꿀을 오랫동안 저어 주면 점차 더 액체 형태로 변합니다.
그래프는 류병기 및 혈소성 유체의 거동과 Newtonian 유체와의 비교를 보여줍니다. (사진 크레디트 :Directeon /Creative Commons)
비 뉴턴 유체를위한 레시피
흥미로운 것에 대한 지식을 얻는 것은 항상 시원하지만, 그 지식을 실용적으로 사용하는 것이 더 시원합니다. 그래서 우리가 집에서 쉽게 만들 수있는 비 뉴턴 유체에 대한 레시피를 시도해 봅시다. 장갑과 실험실 코트를 입으십시오!
주의 :전문가 감독이 필요하지 않습니다!
필요한 것 :
1. 옥수수 전분 (약 1/4 컵)
2. 물 (필요한만큼)
3. 믹싱을위한 그릇
가벼운 탭만으로 옥수수 전분과 물의 액체와 같은 oobleck- 혼합물은 고체로 변합니다. (사진 크레딧 :Wang Sing/Shutterstock)
뒷마당의 테이블에 깨끗한 그릇을 놓습니다. 옥수수 전분 1/4 컵을 그릇에 넣고 소량의 물을 넣어 젖게하십시오. 혼합물을 천천히 저어줍니다. 혼합물의 일관성이 천천히 교반 할 때 액체의 일관성으로 변할 때까지 물을 더 첨가하십시오.
이제 레시피가 준비되었는지 확인하려면 혼합물을 누릅니다. 단단한 느낌이 들어야합니다! 너무 액체이면 옥수수 전분을 더 넣으십시오. 혼합물이 원하는 일관성에 도달하면 이제 가족과 친구들에게 그것을 보여줄 차례입니다. 만지면 마술 쇼를 착용하여 액체를 단단하게 바꾸어 ...
미래가 기다리고 있습니다
비 뉴턴 유체의 고유 한 특성은 다양한 용도로 적용 할 수 있습니다. 그들은 통제 및 안전성이 향상되어 항공 우주 추진제로 사용할 가능성이 있습니다. 또한 천자 나 충격에 저항 할 수있는 장갑 혈관과 우주복을 만드는 데 사용될 수 있습니다.
산업 부문은 또한 비 뉴턴 유체의 이점을 활용하는 길에 있습니다.
분명히, 비 뉴턴의 유체는 단순한 개념이나 과학 계급 실험이 아닙니다. 그들은 인류의 미래에 중요한 역할을 할 것입니다!
그것은 브레인 스토밍에 대한 질문입니다!
