视频字幕
非牛顿流体是一类特殊的流体,它们的黏度不是固定不变的,而是会随着施加的剪应力或剪切速率发生变化。这与我们熟悉的牛顿流体如水和空气形成鲜明对比,牛顿流体在恒温恒压条件下具有恒定的黏度。
非牛顿流体主要分为三种类型。第一种是剪切变稠流体,当受到外力作用时会变得更加粘稠坚硬,淀粉水就是典型例子。第二种是剪切变稀流体,受力时反而变得更稀,番茄酱就属于这一类。第三种是触变性流体,静置时会逐渐变稠。从黏度与剪切速率的关系图可以清楚看出这些不同类型的特征。
什么是非牛顿流体?非牛顿流体是一类特殊的流体,其最重要的特征是粘度会随着剪切速率的变化而发生改变。与我们熟悉的牛顿流体如水和空气不同,非牛顿流体在受到外力作用时会表现出令人惊奇的流动特性。
根据剪切速率与粘度的关系,非牛顿流体主要分为三类。剪切变稠流体在剪切速率增加时粘度也随之增加,如淀粉水。剪切变稀流体则相反,剪切速率增加时粘度减少,如番茄酱。还有触变性流体,其粘度随时间变化,如某些油漆和凝胶。
让我们通过淀粉水实验来观察剪切变稠流体的特性。当我们慢速搅拌时,淀粉水表现为正常的液态,粒子可以自由流动。但是当我们快速冲击或用力搅拌时,流体瞬间变硬,表现出固态的特征。这种现象被称为剪切增稠效应,是非牛顿流体的典型特征之一。
非牛顿流体在我们的日常生活中非常常见。淀粉水和泥浆是典型的剪切变稠流体,当受到快速冲击时会变硬。番茄酱、血液和酸奶属于剪切变稀流体,搅拌时会变得更容易流动。牙膏和某些油漆则是触变性流体,静置时较稠,搅拌后变稀。
非牛顿流体在现代科技中有广泛应用。在防弹衣中,剪切变稠材料在受到高速冲击时瞬间变硬,提供保护。在汽车减震器中,利用非牛顿流体的可变粘度特性来适应不同的路况。医学上通过研究血液的非牛顿特性来诊断疾病。这些应用充分展现了非牛顿流体的独特价值。
非牛顿流体在我们的日常生活中非常常见。淀粉水和泥浆是典型的剪切变稠流体,当受到快速冲击时会变硬。番茄酱、血液和酸奶属于剪切变稀流体,搅拌时会变得更容易流动。牙膏和某些油漆则是触变性流体,静置时较稠,搅拌后变稀。
非牛顿流体在现代科技中有广泛应用。在防弹衣中,剪切变稠材料在受到高速冲击时瞬间变硬,提供保护。在汽车减震器中,利用非牛顿流体的可变粘度特性来适应不同的路况。医学上通过研究血液的非牛顿特性来诊断疾病。这些应用充分展现了非牛顿流体的独特价值。