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.
Un fluido, invece, si definisce non newtoniano quando la sua viscosità varia col variare dello sforzo ad esso applicato. Di conseguenza un fluido non newtoniano non ha 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 velocità, 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.
Per fissare le idee, fra i fluidi Newtoniani possiamo citare l’acqua, la glicerina, il cloroformio, le soluzioni vere, come ad esempio lo sciroppo semplice, ed i sistemi colloidali molto diluiti.
Per contro, sono non Newtoniani molti fluidi che interessano la tecnologia farmaceutica: dispersioni colloidali, emulsioni, sospensioni, unguenti.
A tal proposito ho anche scoperto che su Youtube c’è una nutrita lista di filmati sull’argomento.
Questi due filmati mostrano due divertenti dimostrazioni delle caratteristiche dei fluidi non-newtoniani: il fluido utilizzato è una miscela di amido di granturco con acqua (o latte).
Qui, invece, trovate una breve guida in italiano su come preparare, in cucina, un fluido non newtoniano.
Ecco la ricetta:
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. Due bicchieri d’acqua tiepida
4. Un cucchiaioVersate 1/3 dell’amido di mais (o fecola di patate) nella bacinella, fino ad ottenere una montagnola. Aggiungete pian piano l’acqua tiepida e mescolate lentamente, gli amidi normalmente sono sostanze molto igroscopiche, perciò assorbiranno velocemente l’acqua.
Non appena otterrete una “pastella” potrete aggiungere un altro 1/3 di amido e andate avanti fino a svuotare la scatola.
Giunti a questo punto dovrete testare il risultato ottenuto, con un metodo molto semplice semplice. Provate a tirare un pugno 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.
Attenzione, perché, trattandosi di una sospensione, dopo qualche ora il fluido perderà le sue proprietà, l’amido si depositerà sul fondo e l’acqua resterà nella parte superiore. Ma basta una rimescolare tutto per conferire nuovamente al fluido le proprietà non lineari di cui godeva in precedenza.
Ecco quello che dovrebbe venire fuori:
Come è possibile vedere in quest’altro filmato, 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.
In quest’ultimo filmato è possibile constatare 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!
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