Heim » Newton’s Law of Viscosity

Newton’s Law of Viscosity

1687
  • Isaac Newton

A Newtonian fluid’s shear stress is directly proportional to the rate of shear strain. This linear relationship is defined by Newton’s law of viscosity: [latex]\tau = \mu \frac{du}{dy}[/latex], where [latex]\tau[/latex] is the shear stress, [latex]\mu[/latex] is the dynamic viscosity (a constant of proportionality), and [latex]\frac{du}{dy}[/latex] is the shear rate or velocity gradient.

Newton’s law of viscosity establishes the fundamental constitutive equation for a Newtonian fluid. It postulates that for a simple shear flow, the force per unit area (shear stress, [latex]\tau[/latex]) required to move one layer of fluid relative to another is proportional to the rate at which the velocity changes with distance perpendicular to the flow (the velocity gradient or shear rate, [latex]\frac{du}{dy}[/latex]). The constant of proportionality, [latex]\mu[/latex], is known as the dynamic viscosity, a material property that measures the fluid’s resistance to flow. For a Newtonian fluid, this viscosity is constant and depends only on temperature and pressure, not on the forces acting upon it.

This linear model is an idealization but accurately describes many common fluids like water, air, and simple oils under typical conditions. The concept is foundational to fluid dynamics, allowing for the derivation of the Navier-Stokes equations, which govern the motion of viscous fluid substances. The law implies that a Newtonian fluid will begin to flow immediately upon the application of any shear stress, no matter how small. This contrasts with non-Newtonian fluids, which may exhibit shear-thinning, shear-thickening, or require a minimum yield stress before flowing.

Historically, Isaac Newton proposed this relationship in his 1687 *Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica*. He did not express it in the modern differential form but described the concept of a “defect of lubricity” or internal friction in fluids. The modern mathematical formulation was developed later by mathematicians and physicists like Cauchy and Stokes, who incorporated it into a more general framework for continuum mechanics.

UNESCO Nomenclature: 2206
– Fluid Mechanics

Typ

Abstract System

Disruption

Foundational

Verwendung

Widespread Use

Precursors

  • Evangelista Torricelli’s work on fluid efflux (Torricelli’s Law)
  • Blaise Pascal’s principles of hydrostatics (Pascal’s Law)
  • Isaac Newton’s laws of motion
  • Development of calculus by Newton and Leibniz

Anwendungen

  • design of pipelines for water and oil transport
  • aerodynamic analysis of wings and vehicle bodies
  • lubrication theory for bearings and gears
  • modeling of weather patterns and ocean currents
  • chemical process engineering for mixing and reaction vessels

Patente:

DAS

Potential Innovations Ideas

!Professionals (100% free) Mitgliedschaft erforderlich

Sie müssen ein Professionals (100% free) Mitglied sein, um auf diesen Inhalt zugreifen zu können.

Jetzt teilnehmen

Sie sind bereits Mitglied? Hier einloggen
Related to: newton’s law of viscosity, shear stress, shear rate, dynamic viscosity, newtonian fluid, fluid dynamics, constitutive equation, velocity gradient

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert

VERFÜGBAR FÜR NEUE HERAUSFORDERUNGEN
Maschinenbauingenieur, Projekt- oder F&E-Manager
Effektive Produktentwicklung

Kurzfristig für eine neue Herausforderung verfügbar.
Kontaktieren Sie mich auf LinkedIn
Integration von Kunststoff-Metall-Elektronik, Design-to-Cost, GMP, Ergonomie, Geräte und Verbrauchsmaterialien in mittleren bis hohen Stückzahlen, regulierte Branchen, CE und FDA, CAD, Solidworks, Lean Sigma Black Belt, medizinische ISO 13485

Wir suchen einen neuen Sponsor

 

Ihr Unternehmen oder Ihre Institution beschäftigt sich mit Technik, Wissenschaft oder Forschung?
> Senden Sie uns eine Nachricht <

Erhalten Sie alle neuen Artikel
Kostenlos, kein Spam, E-Mail wird nicht verteilt oder weiterverkauft

oder Sie können eine kostenlose Vollmitgliedschaft erwerben, um auf alle eingeschränkten Inhalte zuzugreifen >Hier<

Related Invention, Innovation & Technical Principles

Nach oben scrollen

Das gefällt dir vielleicht auch