Anda bisa, bahkan jika Anda berjalan di sepanjang jalan atau apartemen. Tidak peduli gaya apa yang bekerja pada air, mentega atau susu, mereka akan tetap mempertahankan keadaan cairnya, apakah itu mengaduk, menuangkan, atau dampak fisik lainnya.

Hal lain adalah cairan non-Newtonian. Keunikan mereka terletak pada kenyataan bahwa sifat fluidanya berfluktuasi tergantung pada kecepatan arusnya. Cairan non-Newtonian mudah dibuat dengan mencampurkan air dengan tepung kentang/jagung yang dapat dimakan.

Sumber:

• cara membuat cairan non newtonian

Cairan biasa menyebar, meluap, dan mudah ditembus. Tapi ada zat yang bisa berdiri tegak bahkan menopang berat badan seseorang. Mereka disebut cairan non-Newtonian.

Ada emulsi yang viskositasnya bervariasi dan tergantung pada laju regangan. Banyak suspensi telah dikembangkan dengan sifat yang bertentangan dengan hukum hidrolika. Penggunaannya telah meluas di bidang kimia, pemrosesan, minyak, dan cabang industri modern lainnya.

Ini termasuk lumpur limbah, pasta gigi, sabun cair, cairan pengeboran, dll. Biasanya campuran ini heterogen. Mereka mengandung molekul besar yang mampu membentuk struktur spasial yang kompleks. Pengecualian adalah yang dibuat berdasarkan kentang atau tepung jagung.

Membuat cairan non-Newtonian di rumah

Air diperlukan untuk membuat emulsi. Biasanya bahan-bahannya digunakan dalam jumlah yang sama, tetapi terkadang perbandingannya adalah 1:3 untuk air. Setelah pencampuran, diperoleh cairan yang konsistensinya menyerupai jeli dan memiliki karakteristik yang menarik.

Jika Anda memasukkan benda secara perlahan ke dalam wadah yang berisi emulsi, hasilnya akan sama seperti merendam benda tersebut dalam cat. Dengan mengayunkan dengan baik dan memukul campuran dengan kepalan tangan, seseorang dapat mencatat perubahan sifat-sifatnya. Tangan akan memantul seolah-olah mengenai benda padat.

Emulsi yang dituangkan dari tempat yang sangat tinggi, bersentuhan dengan permukaan, terakumulasi dalam gumpalan. Pada awal jet, itu akan mengalir seperti cairan biasa. Eksperimen lain adalah dengan perlahan memasukkan tangan Anda ke dalam komposisi dan meremas jari Anda dengan tajam. Lapisan padat terbentuk di antara mereka.

Anda dapat meletakkan sikat ke pergelangan tangan di suspensi dan mencoba menariknya dengan tajam. Ada kemungkinan besar wadah emulsi akan naik dengan tangan Anda.

Menggunakan Karakteristik Fluida Non-Newtonian untuk Membuat Slime

Yang pertama dibuat pada tahun 1976. Ini mendapatkan popularitas luar biasa karena sifatnya yang tidak biasa. Slime bersifat elastis, cair dan memiliki kemampuan untuk terus berubah. Kualitas seperti itu membuat permintaan mainan sangat besar di kalangan orang dewasa juga.

Pasir hisap - cairan gurun non-Newtonian

Mereka memiliki sifat benda padat dan cair dalam semalam karena konfigurasi butiran pasir yang tidak biasa. Aliran air di bawah pasir hisap mencambuk lapisan butiran pasir yang lepas sampai massa seorang musafir yang telah mengembara ke dasar meruntuhkan struktur.

Pasir didistribusikan kembali dan mulai menyedot orang tersebut. Upaya untuk keluar sendiri menyebabkan penjernihan udara, dengan kekuatan raksasa menarik kaki ke belakang. Kekuatan yang dibutuhkan untuk melepaskan anggota badan dalam hal ini sebanding dengan berat mesin.

Massa jenis pasir hisap lebih besar dari massa jenis air tanah. Tapi Anda tidak bisa berenang di dalamnya. Karena peningkatan kelembaban, butiran pasir membentuk zat kental.

Setiap upaya untuk bergerak menyebabkan reaksi yang kuat. Massa pasir yang bergerak dengan kecepatan rendah tidak sempat mengisi rongga yang terbentuk di belakang benda yang digeser. Ini menciptakan ruang hampa. Menanggapi gerakan tiba-tiba, suspensi mengeras. Gerakan di pasir hisap hanya mungkin jika dilakukan dengan sangat lancar dan lambat.

Fluida Newtonian adalah fluida apa pun yang memiliki viskositas konstan, tidak tergantung pada tekanan eksternal yang diberikan padanya. Salah satu contohnya adalah air. Untuk cairan non-Newtonian, viskositas akan berubah dan secara langsung tergantung pada kecepatan gerakan.

Apa itu fluida Newtonian?

Contoh cairan Newtonian adalah bubur, suspensi, gel dan koloid. Fitur utama dari zat tersebut adalah bahwa viskositasnya adalah konstan dan tidak berubah sehubungan dengan laju regangan.

Laju regangan adalah tegangan relatif yang dialami fluida saat bergerak. Kebanyakan cairan adalah persamaan Newtonian dan Bernoulli untuk aliran laminar dan turbulen berlaku untuk mereka.

Laju regangan

Cairan yang peka terhadap geser lebih cair. Laju geser atau celah antara zat dan dinding bejana, sebagai suatu peraturan, tidak terlalu mempengaruhi parameter ini dan dapat diabaikan. Nilai laju regangan diketahui untuk semua bahan dan merupakan nilai tabular.

Namun, dalam beberapa kasus, itu mungkin berubah. Misalnya, jika cairan adalah emulsi yang diterapkan pada film fotografi, maka ketidaksempurnaan kecil pun dapat menyebabkan noda dan produk akhir tidak akan memiliki kualitas yang diinginkan.

Berbagai cairan dan viskositasnya

Dalam cairan Newtonian, viskositas tidak tergantung pada laju geser. Namun, untuk beberapa dari mereka, viskositas bervariasi dengan waktu. Ini dimanifestasikan oleh perubahan tekanan dalam tangki atau pipa. Cairan seperti itu disebut dilatant atau thixotropic.

Untuk cairan laten, tegangan geser selalu meningkat, karena viskositas dan peningkatan laju geser saling terkait. Untuk cairan thixotropic, parameter ini dapat berubah secara acak. Laju regangan tidak dapat meningkat dengan cepat dengan penurunan viskositas. Oleh karena itu, kecepatan gerak partikel materi dapat bertambah, berkurang atau tetap sama. Itu semua tergantung pada jenis cairan. Namun, laju regangan cenderung menurun. Ini berarti bahwa

Untuk sebagian besar cairan (air, senyawa organik dengan berat molekul rendah, larutan sejati, logam cair dan garamnya), koefisien viskositas hanya bergantung pada sifat cairan dan suhu. Cairan seperti itu disebut Newtonian dan gaya gesekan internal yang timbul di dalamnya mematuhi hukum Newton (rumus 11).

Untuk beberapa cairan, sebagian besar bermolekul tinggi (misalnya, larutan polimer) atau mewakili sistem dispersi (suspensi dan emulsi),  juga tergantung pada rezim aliran - tekanan dan gradien kecepatan. Dengan peningkatannya, viskositas cairan berkurang karena pelanggaran struktur internal aliran cairan. Viskositasnya dicirikan oleh apa yang disebut koefisien viskositas bersyarat, yang mengacu pada kondisi tertentu aliran fluida (tekanan, kecepatan). Cairan seperti itu disebut secara struktural kental atau non-Newtonian.

1.4. Aliran fluida kental. rumus Poiseuille.

Terlibat dalam studi sirkulasi darah, dokter dan fisikawan Prancis Poiseuille membutuhkan deskripsi kuantitatif tentang proses aliran cairan kental secara umum. Pola yang dibuatnya untuk kasus ini penting untuk memahami esensi fenomena hemodinamik dan deskripsi kuantitatifnya.

Poiseuille menetapkan bahwa viskositas cairan dapat ditentukan dari volume cairan yang mengalir melalui tabung kapiler. Metode ini hanya berlaku untuk kasus aliran fluida laminar.

Biarkan di ujung pipa kapiler vertikal dengan panjang aku dan radius R menciptakan perbedaan tekanan konstan . Mari kita pilih kolom cairan di dalam kapiler dengan jari-jari r dan tinggi h. Gaya gesekan internal bekerja pada permukaan samping kolom ini:

Beras. 6 Skema untuk menurunkan rumus Poiseuille.

Jika sebuah R 1 dan R 2 - tekanan pada bagian atas dan bawah, masing-masing, maka gaya tekanan pada bagian ini akan sama:

F 1 = p 1  r 2 dan F 2 = p 2  r 2 .

Gaya gravitasi adalah F berat = mgh=  r 2 gl.

Dengan aliran fluida yang tetap, menurut hukum kedua Newton:

F tr + F tekanan + F berat =0,

Mengingat bahwa (R 1 -R 2 ) = R,dv sama dengan:

Kami mengintegrasikan:

Kami menemukan konstanta integrasi dari kondisi bahwa di r= R kecepatan v=0 (lapisan yang berdekatan langsung dengan pipa tidak dapat dipindahkan):

Kecepatan partikel fluida tergantung pada jarak dari sumbu adalah:

Volume cairan yang mengalir melalui bagian tertentu dari tabung dalam ruang antara permukaan silinder dengan jari-jari r dan r+ dr selama t, ditentukan oleh rumus dV=2  rdrvt atau:

Volume total cairan yang mengalir melalui penampang kapiler dalam waktu t:

(19)

Dalam kasus ketika kita mengabaikan gaya gravitasi cairan (kapiler horizontal), volume cairan yang mengalir melalui penampang kapiler dinyatakan oleh rumus Poiseuille:

(20)

Rumus 20 dapat diubah: kita membagi kedua bagian ekspresi ini dengan waktu kedaluwarsa t. Di sebelah kiri, kami memperoleh laju aliran volumetrik cairan Q (volume cairan yang mengalir melalui bagian per satuan waktu). nilai 8  aku/ 8  R 4 dilambangkan dengan X.. Kemudian rumus 20 mengambil bentuk:

(21)

Dalam catatan seperti itu, rumus Poiseuille (juga disebut persamaan Hagen-Poiseuille) mirip dengan hukum Ohm untuk bagian dari rangkaian listrik.

Sebuah analogi dapat ditarik antara hukum hidrodinamika dan hukum aliran arus listrik melalui sirkuit listrik. Laju aliran volumetrik cairan Q adalah analog hidrodinamik dari kekuatan arus listrik SAYA. Analog hidrodinamik dari beda potensial  1 -  2 adalah perbedaan tekanan R 1 - R 2 . Hukum Ohm saya =( 1 -  2 )/R memiliki rumus 20 sebagai analog hidrodinamiknya X mewakili resistensi hidrolik - analog dari hambatan listrik R.

Teori elastisitas
Tegangan Tensor Padatan Elastisitas Plastisitas Hukum Hooke Rheologi Viskoelastisitas

Hidrodinamika
Viskositas Hidrostatika Fluida Hidrodinamika Fluida Newtonian· Fluida Non-Newtonian · Tegangan permukaan

Persamaan Dasar
Persamaan Kontinuitas Persamaan Euler Persamaan Navier-Stokes Persamaan Vortex Persamaan Difusi Hukum Hooke

Lihat juga: Portal:Fisika

Fluida Newtonian(dinamai menurut Isaac Newton) adalah fluida kental, yang mematuhi hukum gesekan viskos Newton dalam alirannya, yaitu, tegangan tangensial dan gradien kecepatan dalam fluida semacam itu bergantung secara linier. Faktor proporsionalitas antara jumlah ini dikenal sebagai viskositas.

Definisi

Persamaan sederhana yang menggambarkan gaya viskos dalam fluida Newtonian, yang sangat menentukan perilakunya, didasarkan pada aliran geser:

$\backslash tau=\backslash mu\backslash frac(\backslash parsial\; u)(\backslash parsial\; y)$,

• $\backslash tau$- tegangan geser yang disebabkan oleh cairan, Pa;
• $\backslash mu$- koefisien viskositas dinamis - koefisien proporsionalitas, Pa s;
• $\backslash frac(\backslash parsial\; u)(\backslash parsial\; y)$ adalah turunan dari kecepatan dalam arah tegak lurus terhadap arah geser, s 1 .

Persamaan ini biasanya digunakan ketika cairan mengalir dalam satu arah, ketika vektor kecepatan aliran dapat dianggap co-directional (paralel) di semua titik volume cairan yang dipertimbangkan.

Dari definisi tersebut, khususnya, dapat disimpulkan bahwa fluida Newtonian terus mengalir meskipun gaya-gaya luar sangat kecil, selama gaya-gaya tersebut tidak benar-benar nol. Untuk fluida Newtonian, viskositas, menurut definisi, hanya bergantung pada suhu dan tekanan (dan juga pada komposisi kimia jika fluida tidak murni), dan tidak bergantung pada gaya yang bekerja padanya. Fluida Newtonian yang khas adalah air.

• $\backslash tau\_(ij)$- tegangan geser pada $saya$ muka elemen fluida di $j$ arah -th;
• $u\_i$- kecepatan masuk $saya$ arah -th;
• $x\_j$ - $j$-koordinat arah

Jika fluida tidak mematuhi hubungan ini (viskositas bervariasi dengan laju aliran fluida), maka itu disebut fluida non-Newtonian, sebaliknya: larutan polimer, sejumlah suspensi padat, dan sebagian besar fluida yang sangat kental.

Tulis ulasan tentang artikel "Cairan Newtonian"

Catatan

Lihat juga

Kutipan yang mencirikan fluida Newtonian

Miloradovich tiba-tiba membalikkan kudanya dan berdiri agak di belakang penguasa. Orang-orang Absheronian, bersemangat dengan kehadiran penguasa, dengan gagah berani, dengan cepat memukuli kaki mereka, melewati para kaisar dan pengiringnya.
- Teman-teman! - Miloradovich berteriak dengan suara keras, percaya diri dan ceria, tampaknya sangat bersemangat dengan suara tembakan, harapan pertempuran dan pemandangan rekan-rekan Apsheron yang baik, masih rekan Suvorov mereka, dengan cepat melewati kaisar, bahwa dia lupa tentang kehadiran penguasa. - Guys, Anda tidak mengambil desa pertama! dia berteriak.
- Senang mencoba! para prajurit berteriak.
Kuda penguasa menghindar dari tangisan yang tak terduga. Kuda ini, yang telah membawa penguasa pada tinjauan di Rusia, di sini, di Lapangan Austerlitz, membawa penunggangnya, menahan pukulannya yang tersebar dengan kaki kirinya, memperingatkan telinganya akan suara tembakan, seperti yang dia lakukan di Field of Mars, tidak memahami arti dari setiap tembakan yang terdengar ini, atau lingkungan kuda hitam Kaisar Franz, atau semua yang dikatakan, dipikirkan, dirasakan oleh orang yang mengendarainya hari itu.
Penguasa menoleh ke salah satu rombongannya sambil tersenyum, menunjuk ke sesama Absheron, dan mengatakan sesuatu kepadanya.

Kutuzov, ditemani oleh ajudannya, melaju dengan kecepatan di belakang carabinieri.
Setelah melakukan perjalanan setengah ayat di ujung kolom, dia berhenti di sebuah rumah kosong yang ditinggalkan (mungkin bekas kedai minuman) di dekat persimpangan dua jalan. Kedua jalan menuruni bukit, dan pasukan berbaris di sepanjang keduanya.
Kabut mulai menyebar, dan tanpa batas waktu, pada jarak dua tingkat, pasukan musuh sudah terlihat di bukit yang berlawanan. Di sebelah kiri bawah, suara tembakan menjadi lebih terdengar. Kutuzov berhenti berbicara dengan jenderal Austria. Pangeran Andrei, berdiri agak di belakang, mengintip mereka dan, ingin meminta ajudan teleskop, menoleh kepadanya.
"Lihat, lihat," kata ajudan ini, tidak melihat ke arah pasukan yang jauh, tetapi menuruni gunung di depannya. - Mereka orang Prancis!
Dua jenderal dan ajudan mulai mengambil pipa, menariknya keluar satu dari yang lain. Semua wajah tiba-tiba berubah, dan kengerian diekspresikan pada semua orang. Orang Prancis seharusnya dua mil jauhnya dari kami, tetapi mereka muncul tiba-tiba, tanpa diduga di depan kami.
- Apakah ini musuh? ... Tidak! ... Ya, lihat, dia ... mungkin ... Apa ini? suara-suara terdengar.
Pangeran Andrey dengan mata sederhana melihat barisan padat Prancis naik ke kanan menuju Apsheronians, tidak lebih dari lima ratus langkah dari tempat Kutuzov berdiri.
“Ini dia, saat yang menentukan telah tiba! Itu datang kepada saya, ”pikir Pangeran Andrei, dan menabrak kudanya, melaju ke Kutuzov. "Kita harus menghentikan Apsheronian," teriaknya, "Yang Mulia!" Tetapi pada saat yang sama, semuanya tertutup asap, tembakan jarak dekat terdengar, dan suara ketakutan yang naif, dua langkah dari Pangeran Andrei, berteriak: "Yah, saudara-saudara, hari Sabat!" Dan seolah-olah suara ini adalah sebuah perintah. Mendengar suara ini, semuanya bergegas untuk berlari.
Kerumunan campuran yang terus meningkat melarikan diri kembali ke tempat di mana lima menit yang lalu pasukan melewati para kaisar. Tidak hanya sulit untuk menghentikan kerumunan ini, tetapi tidak mungkin untuk tidak mundur bersama dengan kerumunan.

PERTANYAAN: Apa yang dimaksud dengan fluida non-Newtonian? Bagaimana cara membuatnya di rumah?
MENJAWAB: fluida non-newtonian disebut fluida yang mengubah viskositasnya tergantung pada gradien kecepatan. Ini terdiri dari molekul besar yang membentuk struktur spasial kompleks yang tidak homogen. Artinya semakin cepat Anda menekan ( menerapkan kekuatan eksternal) di atas permukaan fluida non-Newtonian, semakin besar viskositasnya.

Jika Anda perlahan-lahan mencelupkan jari-jari Anda ke dalam cairan non-Newtonian, cairan itu akan tetap cair seperti air biasa, tanpa menimbulkan hambatan bagi tangan Anda. Tetapi jika Anda mencoba untuk memukul permukaan cairan non-Newtonian dengan sekuat tenaga, maka Anda setidaknya akan terkejut, karena permukaannya akan langsung berubah menjadi massa elastis yang tidak akan membiarkan tangan Anda tenggelam di dalamnya!

Cara membuatnya di rumah

Resepnya cukup sederhana dan murah: pergi ke toko dan beli tepung biasa, apa saja bisa - kentang atau jagung. Kemudian campurkan dengan air dengan perbandingan 2:1. Itu dia, cairan non-Newtonian sudah siap! Sekarang Anda bisa bereksperimen di rumah.

Tampaknya anak-anak modern tidak lagi terkejut dengan apa pun. Gadget bermodel, mainan dengan banyak fungsi berbeda dari yang dimiliki orang tua di masa kecil, seperti perahu modern dari perahu kayu.

Namun baru-baru ini, orang tua semakin memperhatikan apa yang diberikan permainan ini atau itu dalam hal pengembangan. Beberapa dari mereka memungkinkan Anda untuk menjelajahi dunia, mengembangkan anak-anak secara mental dan fisik.

Dan jika, selain itu, permainan seperti itu dapat dibuat secara mandiri dengan partisipasi seorang anak, maka ini merupakan nilai tambah yang besar. Di Internet, Anda dapat menemukan banyak mainan seperti itu. Salah satu yang paling sederhana dan paling menarik adalah apa yang disebut fluida non-Newtonian. Jadi bagaimana cara membuat cairan non-Newtonian di rumah dan apa yang dibutuhkan untuk ini?

Apa yang dimaksud dengan fluida non-newtonian?

Sebelum beralih ke jawaban untuk pertanyaan: "Bagaimana cara membuat cairan non-Newtonian di rumah dengan tangan Anda sendiri?" - Tidak akan berlebihan untuk memahami apa itu dan bagaimana cara kerjanya.

Cairan non-Newtonian adalah sejenis zat yang berperilaku berbeda pada kecepatan aksi mekanis yang berbeda di atasnya. Jika kecepatan pengaruh eksternal padanya kecil, maka itu menunjukkan tanda-tanda cairan biasa. Dan jika ditindaklanjuti pada kecepatan yang lebih tinggi, maka fiturnya mirip dengan benda padat.

Keuntungan dari permainan yang menghibur tersebut antara lain:

• Kemungkinan dan kemudahan produksi sendiri.
• Biaya rendah dan ketersediaan bahan.
• Kesempatan pendidikan untuk anak-anak.
• Ramah lingkungan (tidak seperti beberapa permainan plastik, tidak mengandung zat berbahaya, dan Anda tahu komposisinya terlebih dahulu).

Hiburan dan pendidikan

Apa yang bisa lebih baik daripada melakukan sesuatu yang menarik dan tidak biasa dengan anak Anda? Selain itu, pelajaran ini akan sangat berguna tidak hanya untuk anak-anak, tetapi juga untuk orang dewasa. Kesederhanaan cara membuat cairan non-Newtonian di rumah memungkinkan Anda menciptakan hiburan yang menarik hanya dalam beberapa menit. Hasilnya adalah permainan yang akan memikat seluruh keluarga. Selain itu, mengembangkan keterampilan motorik tangan pada anak-anak.

Jika Anda memukulnya dengan cepat, maka ia akan berperilaku seperti benda padat, dan Anda akan merasakan elastisitasnya. Jika Anda perlahan-lahan menurunkan tangan Anda ke dalamnya, maka itu tidak akan menemui hambatan apa pun, dan akan ada perasaan bahwa itu adalah air.

Sisi positif lainnya adalah perkembangan imajinasi. Dengan berbagai jenis dampak pada cairan, ia berperilaku sangat menarik. Jika sebuah wadah dengan itu ditempatkan pada permukaan yang bergetar atau hanya dikocok dengan cepat, maka ia mulai mengambil bentuk yang sangat tidak biasa.

Jangan lupa tentang manfaat pendidikan. Cairan seperti itu memungkinkan dalam praktiknya untuk mempelajari dasar-dasar fisika yang paling sederhana - sifat-sifat benda padat dan cair.

Cara membuat cairan non-Newtonian di rumah: dua cara

Komposisi campuran secara langsung mempengaruhi sifat-sifatnya. Jadi, orang harus tahu cara membuat cairan non-Newtonian di rumah. Resepnya sangat sederhana. Ini hanya memiliki dua bahan utama - air dan pati. Bahan terakhir bisa berupa jagung atau kentang. Airnya harus dingin. Semuanya tercampur rata. Semuanya sudah siap!

Untuk keadaan campuran yang lebih cair, proporsi air dan pati diambil 1:1. Untuk lebih sulit - 1:2. Jika diinginkan, Anda bisa menambahkan pewarna makanan ke dalamnya, maka campurannya akan cerah.

Dan bagaimana cara membuat cairan non-Newtonian di rumah tanpa pati? Resep ini sedikit lebih rumit, tetapi sama efektifnya dengan resep sebelumnya. Pertama, air dan lem PVA biasa dicampur dengan perbandingan 0,75:1. Secara terpisah, air dikombinasikan dengan sejumlah kecil boraks. Setelah itu, kedua komposisi dicampur dan tercampur rata.

Kedua metode memungkinkan untuk mendapatkan cairan non-Newtonian, tetapi yang pertama jauh lebih sederhana dan paling populer.

Lebih banyak air dan pati...

Mengetahui cara membuat cairan non-Newtonian di rumah, Anda dapat, dengan meningkatkan proporsi, membuat campuran semacam itu dalam jumlah yang cukup dan mengisinya dengan, misalnya, kolam renang anak-anak kecil. Kedalaman 15-25 sentimeter sudah cukup. Kemudian Anda bisa melompat, berlari, menari di permukaan cairan ini tanpa jatuh. Tetapi jika Anda berhenti, Anda langsung terjun ke dalamnya. Ini adalah hiburan yang bagus untuk orang dewasa dan anak-anak.

Di Malaysia, seluruh kolam renang dibanjiri cairan non-Newtonian. Tempat ini segera menjadi sangat populer. Orang-orang dari segala usia menikmati waktu mereka di sana.