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Definição de fluido não newtoniano

1930
Cientista fazendo experimentos com viscosidade de fluido não newtoniano em um ambiente de laboratório.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A non-Newtonian fluid is one whose viscosity changes under an applied shear stress. Unlike a Newtonian fluid where viscosity is constant, its flow properties are not described by a linear relationship between shear stress ([latex]\tau[/latex]) and shear rate ([latex]\dot{\gamma}[/latex]). This dependency can manifest as pseudoplasticidade (a viscosidade diminui com a tensão) ou espessamento por cisalhamento (A viscosidade aumenta com a tensão).

The fundamental difference between Newtonian and non-Newtonian fluids lies in their response to shear. For a Newtonian fluid, the relationship is linear, defined by Newton’s law of viscosidade: [latex]\tau = \mu \dot{\gamma}[/latex], where [latex]\mu[/latex] is the constant coefficient of viscosity. For non-Newtonian fluids, this relationship is non-linear and can be time-dependent. The apparent viscosity, defined as [latex]\eta = \tau / \dot{\gamma}[/latex], is not a constant but a function of the shear rate itself, [latex]\eta(\dot{\gamma})[/latex].

Esse comportamento surge da microestrutura interna do fluido, como longas cadeias de polímeros, partículas em suspensão ou emulsões. Quando uma força de cisalhamento é aplicada, essas microestruturas podem se alinhar, deformar ou rearranjar, alterando a resistência do fluido ao fluxo. Por exemplo, em uma solução de polímero (um fluido pseudoplástico), as cadeias de polímero enroladas aleatoriamente se desembaraçam e se alinham com a direção do fluxo sob alto cisalhamento, reduzindo o atrito interno e, portanto, a viscosidade. Por outro lado, em uma suspensão concentrada como amido de milho em água (um fluido dilatante), as partículas podem se aglomerar sob alto cisalhamento, aumentando drasticamente a viscosidade.

O estudo desses comportamentos de fluxo complexos é chamado de reologia. Compreender as propriedades não newtonianas de um fluido é fundamental em muitos processos industriais, desde bombeamento e mistura até... revestimento e moldagem, já que as condições de processamento influenciam diretamente o comportamento do material.

UNESCO Nomenclature: 2210
Mecânica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Lei da viscosidade de Isaac Newton (1687)
  • Estudos sobre coloides e suspensões por Thomas Graham (década de 1860)
  • Desenvolvimento de técnicas de viscosimetria
  • Observações iniciais de fluxo anômalo em materiais como pastas de argila e tintas.

Aplicações

  • processamento de alimentos (ex: ketchup, maionese)
  • cosméticos (ex.: cremes, esmalte)
  • fluidos de perfuração na indústria petrolífera
  • armadura corporal líquida
  • fabricação de tintas

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • self-healing road surfaces that thicken upon impact to fill cracks
  • adaptive hydraulic dampers for vehicles that stiffen based on road conditions
  • smart inks for 3d printing that change viscosity for higher resolution
  • injectable drug delivery systems that are liquid in the syringe but gel-like in the body
  • fire-retardant coatings that thicken with heat to form an insulating layer
  • intelligent lubricants for machinery that increase viscosity at high-pressure points
  • conformal shielding for electronics that hardens on impact
  • reconfigurable architectural materials that can be temporarily liquefied for molding
Related to: non-newtonian fluid, viscosity, shear stress, shear rate, rheology, fluid dynamics, pseudoplasticidade, espessamento por cisalhamento.

Contexto histórico

Definição de fluido não newtoniano

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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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