Cos’è la reologia se vivi in ​​un mondo non newtoniano?

Il mondo che ci circonda è tutt’altro che semplice. Spesso pensiamo di poter descrivere i fenomeni che osserviamo con i concetti insegnati nei corsi di fisica di base, e poi ricordiamo che sono tutti basati su una serie di ipotesi semplificatrici. Per quanto riguarda la liquidi, la scienza che si occupa del loro comportamento non ideale si chiama Reologia e riesce a riunire una serie di fenomeni che possiamo osservare nei polimeri fusi, nella lava, nella schiuma e nel dentifricio.

Il termine Reologia deriva dal greco -reo, che significa “fluire” e logos “discorso, teoria”. In tal modo si studia il comportamento di materiali che non possono essere semplicemente classificati nella dicotomia “solido” e “liquido”, ma che hanno caratteristiche in comune con entrambi gli estremi e vengono quindi definiti viscoelastici.

Cosa significa che un materiale è elastico? È un liquido viscoso?

In generale definiamo elasticità come i materiali che, sottoposti ad una sollecitazione (cioè una forza per unità di unità), subiscono una deformazione proporzionale alla sollecitazione stessa e che, una volta interrotte, ripristinano completamente la loro forma originale.
Questa legge di proporzionalità può essere descritta dalla seguente equazione:

σ = Gε

Dove σ è lo sforzo di taglio, G rappresenta il modulo elastico, ε è lo sforzo.
Per quanto riguarda i fluidi newtoniani si stabilisce una relazione lineare tra lo stress e il “shear rate”, ovvero la deformazione del materiale durante un certo periodo. La costante di proporzionalità si chiama viscosità.

Ma una volta capito cosa sono i materiali elastici e viscosi, gli oggetti intorno a noi rientrano in quale delle due definizioni? Nessuno dei due. La verità è che sarebbe difficile trovare qualcosa di puro elastico o di pura viscosa. Molto di ciò che ci circonda è viscoelastico e, a complicare ulteriormente le cose, la viscosità non è quasi mai costante, ma può anche accettare comportamenti, in un certo senso, stranamente.

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Quando incontri la reologia durante la mia giornata?

Suona la sveglia, un’altra giornata all’università, il primo incontro con la reologia che possiamo avere dopo pochi minuti: andiamo in bagno a lavarci i denti, applichiamo il dentifricio sullo spazzolino senza troppo fare attenzione, Ti sei mai chiesto perché il contenuto non scorre quando capovolgiamo la bottiglia applicando la giusta pressione come un liquido viscoso??

Dentifricio liquido non newtoniano

Questi tipi di liquidi sono classificati come fluidi Bingham e si comportano come solidi (il dentifricio sullo spazzolino non scorre se lo capovolgi) fino a quando non viene raggiunta una certa soglia, dopodiché inizia a fluire come un liquido.

Poi vai in cucina e decidi di fare un panino da mangiare a pranzo. Aggiungere la maionese ai diversi ingredienti. Potresti non averci mai pensato prima, ma per garantire che l’olio nella maionese non si separi, sono necessarie tecniche di miscelazione che creano goccioline di olio pendenti che non si aggregano in goccioline più grandi (almeno fino alla scadenza indicata). Il composto è chiamato emulsione e le sue proprietà in termini di viscosità dipendono molto dall’interazione tra i suoi componenti.

Una volta fatto, sali in macchina per andare al lavoro o all’università. Hai mai notato che i pneumatici della tua auto, a differenza di altri tipi di pneumatici, sono particolarmente resistenti all’abrasione? (tra l’altro per ovvie ragioni tecniche). Questa proprietà meccanica è garantita dal fatto che i pneumatici sono costituiti da una sospensione ottenuta miscelando la gomma vulcanizzata con una percentuale variabile di nerofumo.. Il materiale prodotto non è solo la somma dei suoi componenti, ma riesce a utilizzare il meglio di entrambi, dandoti un pneumatico ad alte prestazioni che ti consente di guidare in piena sicurezza.

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Terminate le lezioni, prima di pranzo, disinfettiamo le nostre mani e possiamo scegliere di usare un gel, che è anche un liquido insolito in questo caso, o usando con cura acqua e sapone. Indovina un po? L’uso del sapone liquido significa anche la scelta di un liquido complesso la cui viscosità differisce notevolmente con la quantità di acqua che utilizziamo.

È tutto?

Certamente no, la storia è ancora più lunga e complicata di quanto si possa descrivere in un semplice articolo: rossetti, schiume, droghe, vernici e la lista dei liquidi non newtoniani che ci circondano è ancora lunghissima. Potresti aver paura di pensare all’enorme complessità del mondo, ma rendersi conto che le cose sono più complicate di quanto sembri è il primo passo per comprenderle e la reologia è un grande alleato durante questo lungo processo. .

Articolo a cura di Carmine Schiavone.

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