La viscosité dynamique d’un fluide est définie comme la contrainte de cisaillement appliquée divisée par le gradient de vitesse atteint lorsqu’une force de cisaillement est appliquée à un fluide. La viscosité varie considérablement d’un fluide à l’autre. Il est important dans le comportement d’écoulement des liquides.
Le terme utilisé pour décrire la résistance d’un fluide à l’écoulement est la viscosité. Le sirop est plus visqueux que l’eau ; mélasse plus visqueuse que le sirop. La viscosité est le résultat de la facilité avec laquelle les molécules glissent les unes sur les autres et est fonction de la chimie, de la forme et de la température des molécules. Les gaz aussi ont des viscosités variables. À la même température, l’oxygène est deux fois plus visqueux que l’hydrogène ou l’ammoniac, tandis que la viscosité de l’azote se situe au milieu.
La mesure classique de la viscosité provient d’un test constitué de deux plaques lisses séparées par une fine pellicule de fluide. La plaque inférieure est fixe. L’expérimentateur, en utilisant une force connue, tente de faire glisser la plaque supérieure devant la plaque inférieure. Dans le film de liquide, les molécules à côté de la plaque inférieure ont une vitesse nulle. Les molécules de fluide à côté de la plaque supérieure ont la même vitesse que la plaque supérieure.
Bien que le fluide puisse être un gaz ou un liquide, il est plus facile de penser à des liquides dans ce test. Si la substance séparant les plaques est de l’eau, la plaque supérieure glissera très facilement sur le côté. Avec de la mélasse comme liquide, la plaque supérieure se déplacera lentement avec la même force appliquée.
Une force de cisaillement est dans la direction de la force, par opposition aux forces de tension ou aux forces de compression, qui dans ce cas seraient les forces nécessaires pour écarter ou rapprocher les plaques. La contrainte de cisaillement est la force de cisaillement divisée par une unité de surface et est exprimée en newtons par mètre carré (N/m 2) ou en pascals (Pa). Les calculs de viscosité sont généralement effectués en unités métriques.
Le gradient de vitesse est la différence de débit du liquide à côté de la plaque inférieure, qui est nul, par rapport au liquide à côté de la plaque supérieure, qui est le même que le débit de la plaque supérieure. La viscosité dynamique est alors la contrainte de cisaillement divisée par le taux de cisaillement et est mesurée en pascal-secondes (Pa-s). En pratique, la viscosité est mesurée en centipoises (cPo). Un centipoise équivaut à un millipascal de seconde.
Une autre mesure de la viscosité est la viscosité cinématique. La viscosité cinématique est la viscosité dynamique divisée par la densité du fluide. La viscosité cinématique est plus facile à mesurer que la viscosité dynamique, elle est donc souvent utilisée pour déterminer la viscosité dynamique.
Un fluide newtonien conserve une viscosité dynamique constante indépendamment du taux de cisaillement. Le ketchup est un fluide non newtonien. Il a une viscosité dynamique élevée lorsque le débit est faible mais devient presque aussi fluide que l’eau lorsque le débit est augmenté. Cela explique pourquoi les gens secouent les bouteilles de ketchup pour accélérer le flux de ketchup, mais finissent par en avoir trop dans leur assiette.