ما هي اللزوجة في الفيزياء؟

اللزوجة هي قياس مدى مقاومة أ مائع هو محاولات التحرك من خلالها. يقال أن السائل ذو اللزوجة المنخفضة "رقيق" ، بينما يقال أن السائل ذو اللزوجة العالية "سميك". من السهل الانتقال عبر سائل منخفض اللزوجة (مثل الماء) من سائل عالي اللزوجة (مثل عسل).

الوجبات الجاهزة الرئيسية: أهمية اللزوجة

تشير اللزوجة إلى سمك السائل. تنتج اللزوجة عن التفاعل ، أو الاحتكاك ، بين الجزيئات في السائل. على غرار الاحتكاك بين المواد الصلبة المتحركة ، تحدد اللزوجة الطاقة المطلوبة لتدفق السوائل.

في الفيزياء ، غالبًا ما يتم التعبير عن اللزوجة باستخدام معادلة إسحاق نيوتن للسوائل ، والتي تشبه معادلة نيوتن القانون الثاني الحركة. ينص هذا القانون على أنه عندما تعمل القوة على شيء ما ، فإنه سيؤدي إلى تسارع الكائن. كلما كبرت كتلة الجسم ، زادت القوة حتى تتسارع.

غالبًا ما يتم التعبير عن صيغة اللزوجة باستخدام نيوتنمعادلة السوائل:

F / A = n (dv / dr)

أين F يمثل القوة و أ يمثل المنطقة. وبالتالي، F / A، أو القوة مقسومة على المساحة ، هي طريقة أخرى لتحديد اللزوجة. Dv منقسم دكتور يمثل "المعدل الهائل" أو السرعة التي يتحرك بها السائل. ال ن هي وحدة ثابتة تساوي 0.00089 بنسلفانيا (باسكال الثانية) ، وهي وحدة قياس اللزوجة الديناميكية. يحتوي هذا القانون على بعض التطبيقات العملية الهامة مثل الطباعة النافثة للحبر ، تركيبات / حقن البروتين ، وتصنيع المواد الغذائية / المشروبات.

معظم السوائل الشائعة ، المسماة بالسوائل النيوتونية ، لها لزوجة ثابتة. هناك مقاومة أكبر كلما زادت القوة ، لكنها زيادة نسبية ثابتة. باختصار ، يستمر سائل نيوتن في العمل مثل السائل ، بغض النظر عن مقدار القوة التي يتم إدخالها فيه.

في المقابل ، لزوجة السوائل غير النيوتونية ليست ثابتة ، ولكنها تختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على القوة المطبقة. مثال كلاسيكي على السوائل غير النيوتونية أوبليك (يطلق عليها أحيانًا "الوحل" ، وغالبًا ما تُصنع في فصول علوم المدارس الابتدائية) ، والتي تُظهر سلوكًا شبيهًا بالصلابة عند استخدام كمية كبيرة من القوة عليه. تُعرف مجموعة أخرى من السوائل غير النيوتونية بالسوائل المغناطيسية. تستجيب هذه المجالات المغناطيسية من خلال أن تصبح صلبة تقريبًا ولكنها تعود إلى حالتها السائلة عند إزالتها من المجال المغناطيسي

في حين أن اللزوجة قد تبدو ذات أهمية ثانوية في الحياة اليومية ، إلا أنها قد تكون مهمة جدًا في العديد من المجالات المختلفة. فمثلا:

• التشحيم في المركبات. عندما تضع الزيت في سيارتك أو شاحنتك ، يجب أن تكون على دراية بلزوجتها. وذلك لأن اللزوجة تؤثر على الاحتكاك ، والاحتكاك يؤثر بدوره على الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، تؤثر اللزوجة أيضًا على معدل استهلاك الزيت والسهولة التي ستبدأ بها سيارتك في الطقس الحار أو البارد. تتمتع بعض الزيوت بلزوجة أكثر ثباتًا ، بينما يتفاعل البعض الآخر مع الحرارة أو البرودة ؛ إذا كان مؤشر لزوجة الزيت منخفضًا ، فقد يصبح أرق أثناء تسخينه ، مما قد يسبب مشاكل أثناء تشغيل سيارتك في يوم صيفي حار.
• طبخ. تلعب اللزوجة دورًا مهمًا في تحضير وتقديم الطعام. زيوت الطبخ قد تغير أو لا تغير اللزوجة أثناء تسخينها ، بينما يصبح الكثير منها أكثر لزوجة أثناء تبريدها. الدهون ، التي تكون لزوجة بشكل معتدل عند تسخينها ، تصبح صلبة عند تبريدها. تعتمد المأكولات المختلفة أيضًا على لزوجة الصلصات والحساء واليخنات. حساء البطاطس والكراث الكثيف ، على سبيل المثال ، عندما يكون أقل لزوجة ، يصبح فيشيزويز فرنسي. تضيف بعض السوائل اللزجة قوامًا للأطعمة ؛ العسل ، على سبيل المثال ، لزج تمامًا ويمكن أن يغير "إحساس الفم" في الطبق.
• تصنيع. تتطلب معدات التصنيع التشحيم المناسب للعمل بسلاسة. يمكن أن تؤدي المزلقات شديدة اللزوجة إلى انسداد وعرقلة خطوط الأنابيب. توفر مواد التشحيم الرقيقة جدًا حماية قليلة جدًا للأجزاء المتحركة.
• دواء. يمكن أن تكون اللزوجة ذات أهمية حاسمة في الطب حيث يتم إدخال السوائل في الجسم عن طريق الوريد. تعد لزوجة الدم مشكلة رئيسية: الدم اللزج جدًا يمكن أن يشكل جلطات داخلية خطيرة ، في حين أن الدم الرقيق جدًا لن يتخثر ؛ هذا يمكن أن يؤدي إلى فقدان الدم الخطير وحتى الموت.