Che cos'è la viscosità in fisica?

La viscosità misura la resistenza di un fluido nel tentativo di attraversarlo. Un fluido a bassa viscosità si dice "sottile", mentre un fluido ad alta viscosità si dice "spesso". È più facile muoversi attraverso un fluido a bassa viscosità (come l'acqua) rispetto a un fluido ad alta viscosità (come il miele).

Key Takeaways: importanza della viscosità

• La viscosità, lo "spessore" del fluido, si riferisce a quanto un fluido è resistente al movimento attraverso di esso.
• L'acqua ha una viscosità bassa o "sottile", ad esempio, mentre il miele ha una viscosità "spessa" o alta.
• La legge della viscosità ha importanti usi in settori quali la stampa a getto d'inchiostro, formulazioni e iniezioni di proteine ​​e persino produzione di alimenti e bevande.

Definizione di viscosità

La viscosità si riferisce allo spessore del fluido. La viscosità deriva dall'interazione, o attrito, tra le molecole in un fluido. Simile all'attrito tra i solidi in movimento, la viscosità determinerà l'energia necessaria per effettuare un flusso di fluido.

In fisica, la viscosità viene spesso espressa usando l'equazione di Isaac Newton per i fluidi, che è simile alla seconda legge del moto di Newton. Questa legge afferma che quando una forza agisce su un oggetto, causerà l'accelerazione dell'oggetto. Maggiore è la massa dell'oggetto, maggiore sarà la forza necessaria per farlo accelerare.

Formula di viscosità

La formula della viscosità viene spesso espressa usando l'equazione di Newton per i fluidi:

F / A = n (dv / dr)

dove F rappresenta la forza e UN rappresenta l'area. Così, FA, o forza divisa per area, è un altro modo per definire la viscosità. Dv diviso dr rappresenta la "velocità pura" o la velocità con cui si muove il liquido. Il n è un'unità costante pari a 0.00089 Pa s (Pascal-secondo), che è un'unità di misura della viscosità dinamica. Questa legge ha alcune importanti applicazioni pratiche come la stampa a getto d'inchiostro, le formulazioni / iniezioni di proteine ​​e la produzione di alimenti / bevande.

Viscosità fluida newtoniana e non newtoniana

I fluidi più comuni, chiamati fluidi newtoniani, hanno una viscosità costante. C'è una maggiore resistenza quando si aumenta la forza, ma è un aumento proporzionale costante. In breve, un fluido newtoniano continua a comportarsi come un fluido, indipendentemente da quanta forza vi sia dentro.

Al contrario, la viscosità dei fluidi non newtoniani non è costante, ma varia notevolmente a seconda della forza applicata. Un classico esempio di fluido non newtoniano è Oobleck (a volte chiamato "melma" e spesso prodotto nelle classi di scienze delle scuole elementari), che mostra comportamenti solidi quando viene usata una grande quantità di forza. Un'altra serie di fluidi non newtoniani è nota come fluidi magnetoreologici. Questi rispondono ai campi magnetici diventando quasi solidi ma ritornando al loro stato fluido quando vengono rimossi dal campo magnetico

Perché la viscosità è importante nella vita quotidiana

Mentre la viscosità può sembrare di minore importanza nella vita quotidiana, in realtà può essere molto importante in molti campi diversi. Per esempio:

• Lubrificazione nei veicoli. Quando metti olio nella tua auto o camion, dovresti essere consapevole della sua viscosità. Questo perché la viscosità influenza l'attrito e l'attrito, a sua volta, influenza il calore. Inoltre, la viscosità influisce anche sul tasso di consumo di olio e sulla facilità con cui il veicolo inizierà a caldo o freddo. Alcuni oli hanno una viscosità più stabile, mentre altri reagiscono al caldo o al freddo; se l'indice di viscosità del tuo olio è basso, potrebbe ridursi man mano che si riscalda, il che può causare problemi durante la guida dell'auto in una calda giornata estiva.
• cucinando. La viscosità svolge un ruolo significativo nella preparazione e nel servizio del cibo. Gli oli da cucina possono o meno modificare la viscosità mentre si riscaldano, mentre molti diventano molto più viscosi man mano che si raffreddano. I grassi, che sono moderatamente viscosi quando riscaldati, diventano solidi quando raffreddati. Diverse cucine si basano anche sulla viscosità di salse, zuppe e stufati. Una spessa zuppa di patate e porri, ad esempio, quando è meno viscosa, diventa vichyssoise francese. Alcuni fluidi viscosi aggiungono consistenza agli alimenti; il miele, ad esempio, è piuttosto viscoso e può cambiare la "sensazione in bocca" di un piatto.
• Produzione. Le apparecchiature di produzione richiedono una lubrificazione adeguata per funzionare senza problemi. I lubrificanti troppo viscosi possono incepparsi e ostruire le tubazioni. I lubrificanti troppo sottili offrono una protezione insufficiente per le parti mobili.
• Medicina. La viscosità può essere di fondamentale importanza in medicina poiché i liquidi vengono introdotti nel corpo per via endovenosa. La viscosità del sangue è un grosso problema: il sangue troppo viscoso può formare pericolosi coaguli interni, mentre il sangue troppo sottile non si coagula; questo può portare a pericolose perdite di sangue e persino alla morte.