لعلك أثناء تصفحك لمواقع التواصل الاجتماعي شاهدت بعض الفيديوهات للعديد من الأشخاص الذين يقومون بالسير على سوائل دون الغوص بها. لنتعرف على تفسير هذه الظاهرة.
محتويات
بعض المصطلحات المفيدة المتعلقة بديناميكية الموائع
قبل التحدث عن السوائل غير النيوتونية والتي تفسر هذه الظاهرة، يجب عليك فهم المصطلحات التالية:
- اللزوجة: لزوجة السائل هي مقياس مقدار المقاومة التي يوفرها لتدفقه. ينشأ بسبب الحركة النسبية بين طبقات السائل المختلفة. يحدد هذا مدى كثافة السائل ومدى سرعة تدفقه.
- الإجهاد: يتم تعريف الإجهاد على أنه القوة لكل وحدة مساحة مطبقة على مادة ما. ومن المفيد في تحديد سلوك السوائل.
- الانفعال: الانفعال هو نتيجة للإجهاد المطبق. هو مقياس مقدار التشوه في الجسم في اتجاه القوة المؤثرة مقسوما على أبعاده الأصلية.
اللزوجة والسلوك غير الطبيعي للإجهاد والانفعال داخل السوائل غير النيوتونية هي ما يميزها عن السوائل الأخرى.
قانون اللزوجة لنيوتن
قانون نيوتن للزوجة هو العامل المحدد للسلوك المميز للسوائل. وينص على أن “إجهاد القص يتناسب طرديًا مع تدرج السرعة بين الطبقتين المتجاورتين من السائل”.
لذلك، تُعرف السوائل التي تتبع قانون اللزوجة لنيوتن باسم السوائل النيوتونية. تظل لزوجة هذه السوائل ثابتة، حتى تحت تأثير الضغط. وتشمل السوائل الشائعة مثل الماء والكحول والزيوت المعدنية .
بينما حصلت السوائل غير النيوتونية على اسمها لأنها لا تتبع قانون اللزوجة لنيوتن. تتغير لزوجة هذه السوائل تحت تأثير الإجهاد وتظهر تشوهات في حالتها المادية. وتشمل الرمال المتحركة والكاتشب والطلاء.
هل من الممكن الجري على السوائل غير النيوتونية؟
بما أن اللزوجة ليست ثابتة بالنسبة للسوائل غير النيوتونية، فعند تطبيق الضغط (القوة) عليها، تتغير حالة المادة نحو الحالة الصلبة أو السائلة المؤقتة. بمجرد إزالة التوتر، يتم استعادة الحالة الأصلية للمادة. على سبيل المثال، عندما تكون زجاجة الكاتشب فارغة تقريبًا، ستحتاج إلى النقر على الجزء السفلي من الزجاجة لإخراج الباقي، ولكن لماذا؟ لأن الكاتشب هو نوع من السوائل غير النيوتونية؛ وعندما يتم تطبيق القوة عليه في الجزء السفلي من زجاجته، فإنه يتحول إلى قوام أكثر سيولة، ويمكن بعد ذلك أن يتدفق خارج الزجاجة بسهولة أكبر.
وبالمثل، عندما تضغط على سائل غير نيوتوني أثناء الجري فوقه، يتحول السائل الموجود أسفل قدمك مباشرةً إلى مادة صلبة، مما يسمح لك بالثبات والتحرك للأمام. وبالتالي، نعم، يمكنك الجري فوق سائل غير نيوتوني، ولكن عليك أن تكون عداءًا سريعًا جدًا وأن تبقي خطواتك خفيفة.
اقرأ أيضًا:
- هل النيتروجين السائل خطير؟ ماذا يحدث إذا شربت النيتروجين السائل؟
- لماذا الألعاب النارية الزرقاء نادرة؟
- لماذا يحترق الهيدروجين بصوت فرقعة؟
أنواع السوائل غير النيوتونية
قد تم تقسيم الموائع “السوائل” غير النيوتونية إلى أربع فئات، كما يلي:
التمدد “Dilatant”
تزداد لزوجة السائل عند تعرضه للضغط، ولكنها لا تعتمد على الزمن. وهذا يعني أن اللزوجة ستزداد وفقًا لمقدار الضغط المطبق، وليس لمدة المدة.
أشهر مثال على ذلك هو الأوبليك، وهو خليط من الماء ونشا الذرة. حيث يبدو في البداية وكأنه سائل، ولكن بمجرد أن تضع قدميك عليه، فإنه يتحول إلى مادة صلبة.
البلاستيك الكاذب
وهذا هو عكس التمدد. عندما يتم تطبيق الإجهاد، يصبح أقل لزوجة، بغض النظر عن الوقت. مثال على البلاستيك الكاذب هو الكاتشب.
من أنواع السوائل غير النيوتونية: ريوبتيكت Rheopectic
وهذا مشابه لـ Dilatant، باستثناء حقيقة أن الزيادة في اللزوجة تعتمد على الوقت. والمثال الشائع هو كريمة الخفق. عند تحريك الكريمة لأول مرة، لا يحدث أي شيء كثيرًا، ولكن إذا واصلت التحريك، فإن الكريمة تصبح سميكة تدريجيًا.
متغيرة الانسيابية Thixotropic
وهذا هو عكس Rheopectic. عند تطبيق الإجهاد، تنخفض اللزوجة ويعتمد على الوقت. العسل هو مثال على السائل المتغير الانسيابية. إذا قمت بتقليب العسل لفترة طويلة، فإنه يتحول تدريجياً إلى شكل أكثر سيولة.
يمكن استخدام الخصائص الفريدة للسائل غير النيوتوني في استخدامات مختلفة. لديهم القدرة على استخدامها كوقود دافع للفضاء بسبب تحسين التحكم والسلامة. ويمكن أيضًا استخدامها لصنع بدلات مدرعة وبدلات فضائية يمكنها مقاومة الثقب أو التأثير. كما أن القطاع الصناعي في طريقه إلى استغلال فوائد السوائل غير النيوتونية.
المصدر
