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Fluido newtoniano

Che cosa è un fluido newtoniano?

Un fluido newtoniano è un fluido la cui viscosità rimane costante al variare della velocità con cui viene misurata.

Per meglio comprendere la caratteristica dei fluidi newtoniani consideriamo il sistema riportato nella figura seguente nel quale un fluido è stato intrappolato tra due piani.

Sotto l'azione della forza F impressa esternamente e parallelamente alla superficie, lo strato superiore si muove alla velocità v.

Il piano inferiore è fermo, pertanto tutti gli strati intermedi si muovono con velocità decrescente da v a 0. Facciamo notare inoltre che il sistema non è soggetto ad accelerazioni in quanto la forza F è equilibrata dalle forze di attrito.

Nel caso di liquidi omogenei e di gas, le variabili in gioco sono legate dalla legge di Newton sulla viscosità secondo la relazione:

Legge di Newton sula viscosità

in cui:

  • F = forza tangenziale che viene applicata (N);
  • A = superficie dei due piani (m2);
  • μ = viscosità (Pa·s);
  • v = differenza di velocità tra i due piani (m/s);
  • d = distanza tra i due piani (m).

Nella formula precedente:

  • il rapporto F/A rappresenta la tensione tangenziale (τ, si legga: tau);
  • il rapporto v/d rappresenta il gradiente di velocità.

La legge di Newton sulla viscosità afferma dunque che la tensione tangenziale (τ) è direttamente proporzionale al gradiente di velocità; le due grandezze sono legate da un fattore di proporzionalità noto come viscosità dinamica del fluido e indicato con la lettera μ.

I fluidi newtoniani sono quei fluidi che rispettano la legge di Newton sulla viscosità.

Comportamento dei fluidi newtoniani

Rappresentando in un diagrammando cartesiano la tensione tangenziale τ in funzione del gradiente di velocità (v/d) - per i fluidi newtoniani - si ha una retta che passa per l'origine e la cui pendenza è proprio la viscosità μ.

I fluidi che non rispettano tale andamento sono detti fluidi non newtoniani.

fluidi newtoniani e fluidi non newtoniani

Fluidi newtoniani e fluidi non newtoniani.

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