Fluide dilatante

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 19 aprilie 2013; verificările necesită 15 modificări .

Fluidele dilatante ( materiale dilatante ) sunt materiale în care vâscozitatea crește odată cu creșterea vitezei de forfecare . Astfel de fluide sunt un tip de fluide non-newtoniene .

Efectul dilatant se observă la acele materiale în care particulele distanțate dens sunt amestecate cu un lichid care umple spațiul dintre particule. La viteze scăzute de forfecare ale straturilor de material unul față de celălalt, lichidul acționează ca un lubrifiant, iar materialul dilatant este capabil să curgă ușor. La viteze mari, lichidul nu are timp să umple spațiile libere formate între particulele în mișcare și, prin urmare, frecarea dintre particule crește foarte mult, ceea ce duce la o creștere a vâscozității. [1] Acest efect poate fi observat cu ușurință într-un amestec de amidon de porumb și apă [2] care se comportă paradoxal atunci când suprafața sa este lovită sau aruncată în ea. Nisipul complet umezit cu apă se comportă și ca un material dilatant. Din acest motiv, atunci când mergeți pe plajă după ploaie, puteți observa nisip uscat în acele locuri în care piciorul a călcat (sub stratul umed de nisip se află o zonă de nisip uscat, datorită faptului că picăturile de ploaie, lovind nisipul deja umed, nu poate pătrunde adânc în -datorită proprietăților dilatante ale nisipului umed) [3] . Din aceleași motive, amprentele unei persoane care alergă rapid pe nisipul umed sunt mult mai slabe decât pe nisipul uscat, desigur, în acest caz, manifestarea efectului este foarte dependentă de greutatea alergătorului.

Reopexia este o proprietate similară a materialelor; în materialele reopetice, vâscozitatea crește ca urmare a „acumulării” de stres în timp.
Proprietatea opusă a dilatanței este pseudoplasticitatea .

Model matematic

Pentru a descrie dependența efortului de forfecare de efortul de forfecare a fluidelor dilatante se folosește legea puterii Ostwald: , unde este coeficientul de consistență, este indicele de curgere, care determină creșterea vâscozității efective cu creșterea vitezei de forfecare [4] . $\tau$ $\tau =K({\frac {dv}{dx)})^{m-1}({\frac {dv}{dx))}$ $K$ $m>1$

Aplicație

Controlul tracțiunii

Unele sisteme AWD folosesc cuplaje vâscoase umplute cu un fluid dilatant pentru a transfera puterea între roțile din față și din spate. Când conduceți pe un drum cu aderență bună între roți și suprafața drumului, comportamentul de rulare al roților din față și din spate este același, și astfel amestecul lichidului în ambreiaj este foarte slab, are o fluiditate bună și puțin puterea este transmisă prin ambreiaj de la o roată la alta. Când roțile din față încep să alunece, viteza straturilor de fluid din cuplajul vâscos crește, ceea ce duce la o îngroșare a acestui fluid. Ca urmare, se transmite mai mult cuplu prin ambreiajul de la roțile din spate. Într-un astfel de dispozitiv, lichidul se poate solidifica aproape complet și, în același timp, cuplul maxim este transmis prin cuplaj. Operatorul nu participă în niciun fel la gestionarea procesului descris. Sistemele descrise sunt utilizate la vehiculele proiectate pentru circulație atât pe șosea, cât și în teren.

Veste antiglonț

Unele organizații guvernamentale și corporații folosesc materiale dilatante în dezvoltarea armurii corporale și a altor dispozitive de protecție pentru corpul uman.

Într-un studiu, țesătura Kevlar standard a fost comparată cu armura compozită din Kevlar și un fluid dilatant. Rezultatele au arătat că armura compozită a funcționat mai bine decât Kevlarul pur, în ciuda faptului că grosimea compozitului a fost mai mică de o treime decât cea a Kevlarului pur. [5]

Exemple de utilizare a materialelor dilatante în echipamentele de protecție personală includ d3o ( în engleză ) și sistemul de protecție activă [6] fabricat de Dow Corning .

Vezi și

Note

↑ Encyclopedia of Fluid Mechanics: Rheology and Non-Newtonian Flows / Cheremisihoff, Nicholas P. - Houston, Texas: Gulf Publishing Company, 1988. - Vol. 7.
↑ Youtube Cornstarch science https://www.youtube.com/watch?v=vCHPo3EA7oE Arhivat 6 aprilie 2018 la Wayback Machine
↑ Youtube Wet Sand Science https://www.youtube.com/watch?v=B_qRh5Y-hO8 Arhivat 10 martie 2016 la Wayback Machine
↑ Gusev Yu.I., Karasev I.N., Kolman-Ivanov E.E. Proiectare si calcul masini pentru productia chimica. - M., Mashinostroenie, 1985. - p. 142 - 143
^ Liquid armor 'can stop bullets' , BBC News (9 iulie 2010).
↑ Sistemul de protecție activă Dow Corning®

Link -uri

Dicționare și enciclopedii	Britannica (online)