Cos’è un fluido newtoniano?

Un fluido newtoniano è qualsiasi fluido che mostra una viscosità che rimane costante indipendentemente da qualsiasi sollecitazione esterna che viene posta su di esso, come la miscelazione o un’applicazione improvvisa di forza. Un esempio è l’acqua, poiché scorre allo stesso modo indipendentemente dal fatto che venga lasciata sola o agitata vigorosamente. Questo può essere contrastato con fluidi non newtoniani, che possono diventare più spessi o più sottili quando viene applicato lo stress. È possibile che la viscosità di un fluido newtoniano cambi se è esposto a temperature o pressioni diverse invece che ad applicazioni di forza esterne. Molti fluidi diventano più densi quando vengono raffreddati, ad esempio, sebbene reagiscano ancora alle forze di taglio senza modificare la viscosità.

Il fattore determinante di qualsiasi fluido newtoniano è che scorrerà allo stesso modo quando viene applicata una grande forza come quando viene lasciato solo. Ciò significa che può essere miscelato energicamente senza modificarne la viscosità. Un altro modo per descrivere questi fluidi è che hanno una relazione lineare tra viscosità e sforzo di taglio. Indipendentemente dallo sforzo di taglio applicato a questi fluidi, il coefficiente di viscosità non cambierà.

Molti fluidi diversi sono newtoniani, tra cui l’acqua, alcuni oli e l’aria. L’importanza di questo fatto può essere vista quando si esaminano i molti fluidi diversi che non condividono questa caratteristica. Alcuni fluidi mostrano ispessimento di taglio, il che significa che la viscosità aumenta in presenza di una forza esterna. Se l’acqua o l’aria mostrassero queste proprietà, i corridori e i nuotatori scoprirebbero che l’ambiente circostante si addensa mentre tentano di muoversi più velocemente. Questo tipo di effetto può essere visto quando l’acqua e l’amido di mais vengono mescolati per creare un fluido non newtoniano, che è liquido se lasciato da solo ma si solidifica e consente a qualcuno di attraversarlo.

È possibile che la viscosità di un fluido newtoniano cambi attraverso fattori diversi dalla forza applicata esternamente, come la temperatura e la pressione. I liquidi comprimibili tenderanno a diventare più densi sotto pressione, mentre i liquidi incomprimibili mostreranno un cambiamento trascurabile nelle stesse circostanze. Questi fluidi possono anche cambiare di densità se esposti a temperature estreme, il che può portare ad un aumento o una diminuzione della viscosità. Un fluido che ha cambiato viscosità attraverso uno di questi metodi mostrerà ancora una relazione lineare tra viscosità e sforzo di taglio.