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न्यूटन का श्यानता का नियम

1687
  • Isaac Newton
Viscometer in a fluid mechanics laboratory for viscosity measurement.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

एक न्यूटोनियन द्रव का अपरूपण तनाव यह अपरूपण की दर के सीधे समानुपाती होता है। स्ट्रेनयह रैखिक संबंध न्यूटन के श्यानता नियम द्वारा परिभाषित किया गया है: [latex]tau = mu frac{du}{dy}[/latex], जहाँ [latex]tau[/latex] अपरूपण प्रतिबल है, [latex]mu[/latex] गतिशील श्यानता (समानुपातिकता का एक स्थिरांक) है, और [latex]frac{du}{dy}[/latex] अपरूपण दर या वेग प्रवणता है।

न्यूटन का श्यानता नियम मूलभूत सिद्धांतों को स्थापित करता है। संघटक समीकरण न्यूटोनियन द्रव के लिए, यह सिद्धांत बताता है कि सरल अपरूपण प्रवाह के लिए, द्रव की एक परत को दूसरी परत के सापेक्ष गतिमान करने के लिए आवश्यक प्रति इकाई क्षेत्रफल बल (अपरूपण प्रतिबल, [latex]tau[/latex]) प्रवाह के लंबवत दूरी के साथ वेग के परिवर्तन की दर (वेग प्रवणता या अपरूपण दर, [latex]frac{du}{dy}[/latex]) के समानुपाती होता है। समानुपाती स्थिरांक, [latex]mu[/latex], को गतिशील श्यानता कहा जाता है, जो द्रव के प्रवाह प्रतिरोध को मापने वाला एक पदार्थिक गुण है। न्यूटोनियन द्रव के लिए, यह श्यानता स्थिर होती है और केवल तापमान और दाब पर निर्भर करती है, न कि उस पर लगने वाले बलों पर।

यह रेखीय मॉडल एक आदर्श स्थिति है, लेकिन यह सामान्य परिस्थितियों में पानी, हवा और साधारण तेल जैसे कई सामान्य तरल पदार्थों का सटीक वर्णन करता है। यह अवधारणा द्रव गतिकी की आधारशिला है, जिससे नेवियर-स्टोक्स समीकरणों को प्राप्त किया जा सकता है, जो श्यान तरल पदार्थों की गति को नियंत्रित करते हैं। इस नियम के अनुसार, न्यूटोनियन द्रव किसी भी अपरूपण बल (चाहे वह कितना भी कम क्यों न हो) के लगने पर तुरंत बहना शुरू कर देगा। यह इसके विपरीत है। गैर न्यूटोनियन ऐसे तरल पदार्थ जो अपरूपण-पतलापन, अपरूपण-गाढ़ापन प्रदर्शित कर सकते हैं, या प्रवाहित होने से पहले न्यूनतम उपज तनाव की आवश्यकता हो सकती है।

ऐतिहासिक रूप से, आइजैक न्यूटन ने 1687 में अपनी पुस्तक *फिलोसॉफी नेचुरेलिस प्रिंसिपिया मैथमेटिका* में इस संबंध का प्रस्ताव रखा था। उन्होंने इसे आधुनिक अवकलन रूप में व्यक्त नहीं किया, बल्कि तरल पदार्थों में "चिकनाई दोष" या आंतरिक घर्षण की अवधारणा का वर्णन किया। आधुनिक गणितीय सूत्रीकरण बाद में कॉची और स्टोक्स जैसे गणितज्ञों और भौतिकविदों द्वारा विकसित किया गया, जिन्होंने इसे निरंतर यांत्रिकी के अधिक सामान्य ढांचे में शामिल किया।

UNESCO Nomenclature: 2206
द्रव यांत्रिकी

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • इवांजेलिस्टा टोरिसेली का द्रव प्रवाह पर कार्य (टोर्रिकेली का नियम)
  • ब्लेज़ पास्कल के जलस्थैतिकी के सिद्धांत (पास्कल का नियम)
  • आइजैक न्यूटन के गति के नियम
  • कैलकुलस का विकास न्यूटन और लाइबनिज़

आवेदन

  • जल और तेल परिवहन के लिए पाइपलाइनों का डिजाइन
  • पंखों और वाहन निकायों का वायुगतिकीय विश्लेषण
  • बियरिंग और गियर के लिए स्नेहन सिद्धांत
  • मौसम के पैटर्न और समुद्री धाराओं का मॉडलिंग
  • रासायनिक प्रक्रिया मिश्रण और प्रतिक्रिया पात्रों के लिए इंजीनियरिंग

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • लैब-ऑन-ए-चिप डायग्नोस्टिक्स के लिए पूर्वानुमानित प्रवाह वाले माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण
  • चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा नियंत्रित चिपचिपाहट वाले स्मार्ट स्नेहक
  • जटिल ज्यामितियों के लिए उन्नत कम्प्यूटेशनल द्रव गतिशीलता (सीएफडी) सॉल्वर
  • आत्म-सफाई surfaces using controlled fluid sheeting
  • कम श्यानता वाले कृत्रिम तरल पदार्थों का उपयोग करने वाली ऊर्जा-कुशल हाइड्रोलिक प्रणालियाँ
  • अल्ट्रासोनिक sensors for real-time viscosity measurement in industrial processes
  • कोशिका संवर्धन वृद्धि के लिए अनुकूलित मिश्रण वाले बायोरेक्टर
  • सटीक प्रवाह नियंत्रण पर आधारित नवीन खाद्य प्रसंस्करण तकनीकें
Related to: newton’s law of viscosity, अपरूपण तनाव, shear rate, dynamic viscosity, newtonian fluid, fluid dynamics, constitutive equation, velocity gradient.

ऐतिहासिक संदर्भ

न्यूटन का श्यानता का नियम

1650
1672
1687
1687
1738
1750
1757
1650
1650
1678
1687
1687
1738
1750
1785

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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