قیمت فقط : 13,000 تومان

 اگر تا به حال در بخشی از ماسه های ساحل که موج تازه از آنجا عقب رفته باشد، متوجه شده اید که آن ماسه خیس به سختی بتون می شود. این مخلوط آب و ماسه می تواند مانند یه مایع از ظرفب به ظرف دیگر ریخته شود ولی هنگامی ککه تحت فشار قرار می گیرد بسیار سخت می شود. این مخلوط نمونه ای از موادی است که دانشمندان به آن مایعات غیرنیوتونی می گویند.

بر اساس مقاله ای که در مجله ی “نیچر”منتشر شده است، محققین دانشگاه شیکاگو دریافته اند که ذرات ریز داخل یک مایع در اثر متراکم شدن دی یک مکان می توانند سطحی سخت و مقاوم به وجود آورند.

نویسندگان این مقاله ” اسکات ویتوکیتیس ” و ” هنریک جگر ” با استفاده از یک محلول غیر نیوتونی دیگر، متشکل از آب و آرد ذرت، آزمایشی را به امید معین ساختن سازوکاری که به این نوع مایعات این مشخصه را می دهد، طراحی کردند.

این دو استاد فیزیک برای آزمایش خود  از یک میله آلومینیومی همراه با شتاب سنج و ذرات ردیابی شونده برای گرفتن عکس های ایکس ری با سرعت بالا در وسط ظرف استفاده کردند. همچنین یک خط لیزر نیز بر روی سطح در نظر گرفتند. با برخورد میله به سطح مخلوط، حسگرها نمایش می دهند که نیرو در کدام قسمت کف ظرف پخش شده اند.

این آزمایش به گروه این اجازه را می داد که تصاویر ذرات مایع را در حالت برخورد با یکدیگر و ایجاد سطحی مقاوم، ثبت کرد.

نویسنده اصلی مقاله، ویتوکیتیس به خبرگزاری بی بی سی می گوید :” راحت ترین مثال برای فهم این قضیه این است که اگر من به سطح ضربه ای بسیار محکم بزنم، باعث ایجاد ساختاری از دانه ها در سطح می شوم، تقریبا مانند پارو که درون  برف فرو می رود.”

اگر بیلی را درون برف های غیر متراکم  فرو ببرید، با افزایش نیروی شما، برف محکم تر می شود چون شما مقدرا برف بیشتری را در برابر خود شکل دهی می کنید. فرآیند جامد شدن مانند همین حرکت است که دانه های برف به داخل یکدیگر فرو می روند. اتفاق دیگری که میفتد اینست که هنگامی که با پارو برف را متراکم می کنید، برف با برف های اطراف خود فشار وارد می کند یا به عبارت دیگر تا برف به برفهای اطراف خود فشار وارد نکند متراکم نمی شود.

او یادآور شد با اینکه فیزیکدانان درکی از رفتار سیالات غیرنیوتونی داشتند ولی این سازوکار تا به حال مشخص نشده بود.

” اگر از آنان در این باره سوال شود، بسیاری از افراد، حتی در شاخه ی تخصصی ما، جواب خواهند داد که اگر شما به مخلوز آب و آرد ذرت فشار وارد کنید، این فشار توسط ماده ای جامد شکل به کف ظرف منتقل می شود ولی این جواب مشخص نمی کند که این ماده چگونه شکل می گیرد.”

کاربردهای عملی این مقاله می تواند در گستره ی بزرگی صورت پذیرد. آز سیالات غیر نیوتونی می توان به عنوان جایگزینی از سیمان و یا مواد زیرساختی در ساختمان سازی استفاده کرد.

همچنین از این مقاله می توان در ساخت جلیقه های ضد گلوله مقاومی که به دلیل ماهیت سیال بودن آن در حرکات بدن ایجاد مزاحمت نمی کند، استفاده کرد و جان انسان ها را از مرگ نجات داد.

If you’ve ever run across a section of beach where a wave has just receded, you know that the wet sand there can act and feel as hard as concrete. The thick mixture of sand and water that can be poured like a liquid but is hard when struck is an example of what scientists call a non-Newtonian fluid.

According to a study published today in Nature, researchers from the University of Chicago have demonstrated that a compression of particles within the fluid and around a strike zone will create a hard, resistant surface.

Using another non-Newtonian fluid, a mixture of water and corn starch, study authors Scott Waitukaitis and Heinrich Jaeger set up an experiment hoping to identify the mechanism that gives these fluids their signature characteristic.

The two physics professors equipped an aluminum rod with an accelerometer and used “tracer particles” within the solution to take slow-motion X-ray images in the middle of the bowl. They also used a laser line across the surface of the bowl. As the rod struck the surface of the mixture, the sensors measured where the forces were distributed at the bottom of the bowl.

The experiment allowed the team to capture the fluid’s particles at work as they crashed together and formed a resistant surface.

“The simplest way to look at it is that if I hit the surface really hard, I cause a build-up of grains in front, kind of like a snow plough,” lead author Waitukaitis told the BBC News.

“If you push a shovel through loose snow it gets harder and harder as you go, because you’re getting more and more snow building up in front of you – the solidification is kind of a snow plough of these grains smashing into each other.”

“The second thing that happens is that as you create this snow plough, it’s being pushed through this surrounding fluid. I can’t push one solid region of the fluid without pulling on the surrounding regions,” he added.

The result of these two behaviors is the appearance of the striking object sinking slightly into the fluid as the particles coalesce around the contact surface. The fluid’s contact surface eventually creates an increased resistance to the striking object.

Waitukaitis also said that while physicists have had a sense of how non-Newtonian fluids behave, this mechanism has never been articulated before.

“If you asked them, a lot of people – even in our field – would have said that if you hit corn flour and water you’re just transmitting stress to the bottom of the container via some solid-like object – but that doesn’t answer how this object forms.”

The practical implications for this new study could be wide ranging. Non-Newtonian fluids could be used in construction to develop new kinds of cements or foundational materials.

The latest research could also be used to save lives in the form of more robust armored vests that conform to a person’s torso in a fluid manner, but gets as hard as it becomes struck by bullets or weapons.