Non Newtonian Fluids

From UIC

Come fare un fluido non-newtoniano

Contents 1 Come fare un fluido non-newtoniano 1.1 Introduzione 1.2 Fluidi Newtoniani 1.3 Fluidi non-Newtoniani 1.4 Preparazione 1.5 Dimostrazione 1.6 Pulizia 1.7 Disclaimer

Infos
Author:	Quequero
Email:
Website:	http://quequero.org
Date:	27/05/2007 (dd/mm/yyyy)
Level:	Livello di difficoltà: Tempo di preparazione: 2 minuti
Language:	Italian
Comments:	Per la serie: "la fisica divertente", rallegriamo il nostro pomeriggio con soli 0.90€ di spesa

Introduzione

In un pomeriggio di depressione io e Lopoc abbiamo deciso di provare a fare un fluido non newtoniano... Volete sapere cos'e'? Ripassiamo un po' di fisica allora:

Fluidi Newtoniani

Un fluido newtoniano è un fluido in cui gli sforzi sono direttamente proporzionali alla velocità di deformazione. Ovvero si tratta di fluidi dove la viscosità è costante indipendentemente dalla velocità con cui viene misurata. Per farla ancora più semplice: si tratta di fluidi che continuano a scorrere indipendentemente dalla forza che agisce su di essi. Prendete ad esempio l'acqua: se la mettete in un barattolo, e la girate velocemente con un cucchiaio, non muterà la sua resistenza all'aumentare della velocità con cui girate.

Fluidi non-Newtoniani

Si tratta invece di fluidi dove la viscosità varia col variare dello sforzo ad esso applicato. Di conseguenza non hanno una viscosità ben definita, perché la viscosità è appunto funzione dello sforzo, tornando all'esempio di prima: se prendete un fluido non-newtoniano e lo mettete in un barattolo, riuscirete a girare il cucchiaio finché vi muovete lentamente. Non appena aumenterete la velocita', il fluido diventerà estremamente duro fino ad impedire il movimento del cucchiaio, ma tornerà immediatamente liquido non appena cesserete la rotazione... Interessante vero? Pensate ad un giubbotto anti-proiettile pieno di un fluido non-newtoniano: sarebbe morbido e deformabile in condizioni normali, ma diverrebbe istantaneamente duro (nella zona di applicazione della forza) al passaggio del proiettile, fermandolo e tornano subito dopo al suo stato liquido.

Preparazione

La preparazione del fluido è estremamente semplice, ecco il necessario:

1. Una scatola di Maizena (amido di mais) da 250g, anche la fecola di patate andrà benissimo se non trovate l'amido di mais. Prezzo: 0.90€
2. Una bacinella capiente
3. Circa due bicchieri d'acqua tiepida
4. Un cucchiaio

Aprite la scatola di Maizena, state attenti alle mani o chiamate i vostri genitori se pensate si tratti di una missione troppo complessa ;p.

Quindi versate 1/3 dell'amido di mais (o fecola di patate) nella bacinella, fino ad ottenere una montagnola, non cercate di tirarla col naso, mi raccomando!

Aggiungete pian piano l'acqua tiepida e mescolate lentamente, gli amidi normalmente sono sostanze molto igroscopiche, percio' assorbiranno velocemente l'acqua, badate bene a non farvi ingannare, dovete ottenere qualcosa di questa consistenza:

Non appena otterrete questa "pastella" potrete aggiungere un altro 1/3 di amido, andrete avanti fino a svuotare la scatola. Giunti a questo punto dovrete testare il risultato ottenuto, non vi preoccupate è semplice: tirategli un cazzotto. No davvero! Non sto scherzando, tirategli un cazzotto bello forte, se il liquido schizza avete messo troppa acqua, se invece resta nella bacinella senza neanche macchiarvi le mani... Allora avete dosato bene gli ingredienti.

Dimostrazione

Questi sono alcuni video che abbiamo girato io e lopoc, nel primo vediamo come reagisce il fluido alle percosse, agli impulsi su superficie ridotta e agli sforzi di taglio.

Nel secondo video prendiamo il fluido a ditate e vediamo cosa accade. Si vede bene che se l'impulso è forte e rapido, il dito scalfisce appena la superficie, mentre se si agisce lentamente il dito affonda nel fluido senza alcun problema.

Nel terzo video vediamo che è addirittura possibile fare una pallina, decisamente compatta, se maneggiamo il fluido velocemente. Chiaramente non appena lo sforzo termina il tutto torna ad uno stato liquido, ma da successivi esperimenti sappiamo che la pallina può essere lanciata in aria, e ripresa ancora integra, se agiamo velocemente ;p

Ovviamente si tratta di una sospensione, quindi dopo qualche ora il fluido perdera' le sue proprieta', l'amido si depositera' sul fondo e l'acqua restera' nella parte superiore. Non disperate, una bella mescolatina conferira' nuovamente al fluido le proprieta' non lineari di cui godeva in precedenza :).

Pulizia

Pulire il fluido è semplice, si dissolve comodamente in acqua ma vi consiglio di metterlo in una bustina e gettarlo nella spazzatura. Onde evitare che vada ad intasare i tubi con la sua non-newtonianità ;p. La lezione di fisica divertente è terminata, quindi ora tornate a reversare!!! :).

Disclaimer

Non ne mangiate troppo che il sapore non è eccellente.... Magari usatelo per fare un dolcetto ;p.