Wiki ТНТУ - Внесок користувача [uk]

Дилатантні рідини

2015-12-03T17:03:04Z

Yolorb:

[[Файл:Дилатантна.jpg|thumb|300px|Залежність швидкості зсуву від типу рідини і зусилля зсуву]]
== Дилатантна рідина ==
'''Дилата́нтна ріди́на''' (англ. ''dilatant fluid'') — це такий матеріал, в якому в'язкість зростає при збільшенні швидкості деформації зсуву. Така рідина являється одною з [http://wiki.tntu.edu.ua/%D0%9D%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%BE%D0%BD%D1%96%D0%B2%D1%81%D1%8C%D0%BA%D1%96_%D1%80%D1%96%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B8_%D1%96_%D1%97%D1%85_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D0%B8%D1%84%D1%96%D0%BA%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%8F неньютонівських рідин]. Емпіричне рівняння для дилатантних рідин описане нижче:

<math>\tau=\eta\left(\frac{du}{dy}\right)^n</math>

де: <math>\tau</math> — дотичне напруження внутрішнього тертя в рідині, [Па];

<math>\frac{du}{dx}</math> — градієнт швидкості у напрямі, перпендикулярному до напряму зсуву, [с−1];

<math>\eta</math> — коефіцієнт пропорційності, [Па·с].

n — константа, що характеризує поведінку рухомої рідини, для дилатантних рідин n > 1

Дилатантний ефект спостерігається в тих матеріалах, в яких щільно розміщені частинки перемішані з рідиною, яка заповнює простір між цими частинами. При низьких швидкостях зсуву шарів матеріалу один відносно одного рідина діє як змазка, і дилатантний матеріал здатний легко перетікати. При високих швидкостях рідина не встигає заповнювати вільний простір, що утворюється між рухомими частинками, і тому тертя між частинками сильно зростає, що призводить до збільшення в'язкості. Такий ефект можна спостерігати в суміші кукурудзяного крохмалю і води, яка поводиться парадоксальним чином, коли по її поверхні наноситься удар або в неї що-небудь кидають. Пісок, повністю промочений водою, також поводиться як дилатантний матеріал. З цієї причини, коли гуляєте по пляжу після дощу, можна спостерігати сухий пісок в тих місцях, куди наступала нога (під змоченим шаром піску є область сухого піску, внаслідок того, що краплі дощу, вдаряючись про вже вологий пісок, не можуть проникнути вглиб через дилатантні властивості мокрого піску). З тих же причин, сліди людини, яка швидко біжить, на мокрому піску набагато слабкіші, ніж на сухому. Звичайно, в цьому випадку прояв ефекту сильно залежить від ваги людини.

До дилатантних рідин відносяться глиняні суспензії, солодкі суміші, гідрозоль кукурудзяного крахмалю, системи пісок/вода.

== Застосування ==

'''Керування тяговим зусиллям'''

Деякі системи повного приводу використовують в'язкісні муфти, наповнені дилатантною рідиною, і передають потужність між передніми і задніми колесами. При русі по дорозі з хорошим зчепленням між колесами і покриттям дороги, характер руху передніх і задніх коліс однаковий, і таким чином, перемішування рідини в муфті досить слабке, вона володіє хорошою текучістю, і мала потужність передається через муфту від одних коліс до інших. Коли передні колеса починають пробуксовувати, швидкість руху шарів рідини в вязкостній муфті зростає, що призводить до загустіння цієї рідини. Як наслідок через муфту від задніх коліс передається більший обертовий момент. У такому пристрої рідина може майже повністю затвердівати, і при цьому через муфту передається максимальний момент. Описані системи застосовуються в транспортних засобах, призначених для руху як по дорогах, так і по бездоріжжю.

'''Спорт, військова справа'''

На основі дилатантних рідин міністерство оборони США розпочало випуск бронежилетів для військових. Дані бронежилети за своїми характеристиками кращі звичайних, так як легші по вазі і простіші у виготовленні. Матеріал, з якого виготовляються бронежилети, називається [https://en.wikipedia.org/wiki/D3o d3o]. Фактично d3o поводиться як добре охолоджена карамель, тільки ще чутливіший до навантажень.
Якщо натискати на d3o м'яко, тобто з невеликим зростанням сили нажаття - він еластичний, немов латекс, з нього можна скачувати кульки і ковбаски, як з пластиліну. Однак при різкому підвищенні градієнта швидкості деформації компенсувати тертя між частинками і, відповідно, забезпечити дрейф їх один щодо одного не виходить, у результаті чого в d3o утворюється миттєва жорстка структура, обумовлена вже звичайним, сухим тертям між частинками - саме вона і забезпечує стрибкоподібну зміну в'язкості, що схоже на миттєве затвердіння матеріалу. Як тільки таке різке навантаження буде знято, d3o розслабиться і буде знову м'яким і еластичним.

Також даною компанією випускаються різноманітні засоби захисту на коліна, лікті та інші частини тіла, які можуть зазнати травм при занятті спортом.

== Посилання ==
1. Уилкинсон У. Л. Неньютоновские жидкости, пер. с англ., М., 1964

2. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Донецьк : Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.

3. [https://www.youtube.com/watch?v=unfbSxDLYi4 Галилео СТС - Неньютоновская жидкость]

4. [http://goo.gl/JDb5I5 Использование неньютоновской жидкости в ремонте автодорог]

5. [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BB%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B6%D0%B8%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8#.D0.9F.D1.80.D0.B8.D0.BC.D0.B5.D1.87.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D1.8F Дилатантные жидкости]

Дилатантні рідини

2015-12-02T23:59:06Z

Yolorb: Створена сторінка: Залежність швидкості зсуву від типу рідини і зусилля зсуву =...

[[Файл:Дилатантна.jpg|thumb|300px|Залежність швидкості зсуву від типу рідини і зусилля зсуву]]
== Дилатантна рідина ==
'''Дилата́нтна ріди́на''' (англ. ''dilatant fluid'') — це такий матеріал, в якому в'язкість зростає при збільшенні швидкості деформації зсуву. Така рідина являється одною з [http://wiki.tntu.edu.ua/%D0%9D%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%BE%D0%BD%D1%96%D0%B2%D1%81%D1%8C%D0%BA%D1%96_%D1%80%D1%96%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B8_%D1%96_%D1%97%D1%85_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D0%B8%D1%84%D1%96%D0%BA%D0%B0%D1%86%D1%96%D1%8F неньютонівських рідин]. Емпіричне рівняння для дилатантних рідин описане нижче:

<math>\tau=\eta\left(\frac{du}{dy}\right)^n</math>

де: <math>\tau</math> — дотичне напруження внутрішнього тертя в рідині, [Па];

<math>\frac{du}{dx}</math> — градієнт швидкості у напрямі, перпендикулярному до напряму зсуву, [с−1];

<math>\eta</math> — коефіцієнт пропорційності, [Па·с].

n — константа, що характеризує поведінку рухомої рідини, для дилатантних рідин n > 1

Дилатантний ефект спостерігається в тих матеріалах, в яких щільно розміщені частинки перемішані з рідиною, яка заповнює простір між цими частинами. При низьких швидкостях зсуву шарів матеріалу один відносно одного рідина діє як змазка, і дилатантний матеріал здатний легко перетікати. При високих швидкостях рідина не встигає заповнювати вільний простір, що утворюється між рухомими частинками, і тому тертя між частинками сильно зростає, що призводить до збільшення в'язкості. Такий ефект можна спостерігати в суміші кукурудзяного крохмалю і води, яка поводиться парадоксальним чином, коли по її поверхні наноситься удар або в неї що-небудь кидають. Пісок, повністю промочений водою, також поводиться як дилатантний матеріал. З цієї причини, коли гуляєте по пляжу після дощу, можна спостерігати сухий пісок в тих місцях, куди наступала нога (під змоченим шаром піску є область сухого піску, внаслідок того, що краплі дощу, вдаряючись про вже вологий пісок, не можуть проникнути вглиб через дилатантні властивості мокрого піску). З тих же причин, сліди людини, яка швидко біжить, на мокрому піску набагато слабкіші, ніж на сухому. Звичайно, в цьому випадку прояв ефекту сильно залежить від ваги людини.

До дилатантних рідин відносяться глиняні суспензії, солодкі суміші, гідрозоль кукурудзяного крахмалю, системи пісок/вода.

== Застосування ==

'''Керування тяговим зусинням'''

Деякі системи повного приводу використовують в'язкісні муфти, наповнені дилатантною рідиною, і передають потужність між передніми і задніми колесами. При русі по дорозі з хорошим зчепленням між колесами і покриттям дороги, характер руху передніх і задніх коліс однаковий, і таким чином, перемішування рідини в муфті досить слабке, вона володіє хорошою текучістю, і мала потужність передається через муфту від одних коліс до інших. Коли передні колеса починають прослизати, швидкість руху шарів рідини в вязкостній муфті зростає, що призводить до загустіння цієї рідини. Як наслідок через муфту від задніх коліс передається більший обертовий момент. У такому пристрої рідина може майже повністю затвердівати, і при цьому через муфту передається максимальний момент. Описані системи застосовуються в транспортних засобах, призначених для руху як по дорогах, так і по бездоріжжю.

'''Спорт, військова справа'''

На основі дилатантних рідин міністерство оборони США розпочало випуск бронежилетів для військових. Дані бронежилети за своїми характеристиками кращі звичайних, так як легші по вазі і простіші у виготовленні. Матеріал, з якого виготовляються бронежилети, називається [https://en.wikipedia.org/wiki/D3o d3o]. Фактично d3o поводиться як добре охолоджена карамель, тільки ще чутливіший до навантажень.
Якщо натискати на d3o м'яко, тобто з невеликим зростанням сили нажаття - він еластичний, немов латекс, з нього можна скачувати кульки і ковбаски, як з пластиліну. Однак при різкому підвищенні градієнта швидкості деформації компенсувати тертя між частинками і, відповідно, забезпечити дрейф їх один щодо одного не виходить, у результаті чого в d3o утворюється миттєва жорстка структура, обумовлена вже звичайним, сухим тертям між частинками - саме вона і забезпечує стрибкоподібну зміну в'язкості, що схоже на миттєве затвердіння матеріалу. Як тільки таке різке навантаження буде знято, d3o розслабиться і буде знову м'яким і еластичним.
Також даною компанією випускаються різноманітні засоби захисту на коліна, лікті та інші частини тіла, які можуть зазнати травм при занятті спортом.

== Посилання ==
1. Уилкинсон У. Л. Неньютоновские жидкости, пер. с англ., М., 1964

2. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Донецьк : Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.

3. [https://www.youtube.com/watch?v=unfbSxDLYi4 Галилео СТС - Неньютоновская жидкость]

4. [http://goo.gl/JDb5I5 Использование неньютоновской жидкости в ремонте автодорог]

5. [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BB%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B6%D0%B8%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8#.D0.9F.D1.80.D0.B8.D0.BC.D0.B5.D1.87.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D1.8F Дилатантные жидкости]

Файл:Дилатантна.jpg

2015-12-02T21:54:29Z

Yolorb:

Обговорення:Дилатантні рідини

2015-11-30T15:14:11Z

Yolorb: Створена сторінка: Боднар Р КТс-31

Боднар Р КТс-31