Відмінності між версіями «Дилатантні рідини»

 
м
 
Рядок 19: Рядок 19:
 
== Застосування ==
 
== Застосування ==
  
'''Керування тяговим зусинням'''
+
'''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 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.  
+
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'''
 
'''Спорт, військова справа'''
Рядок 27: Рядок 27:
 
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.
 
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.
 
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.
 
Також даною компанією випускаються різноманітні засоби захисту на коліна, лікті та інші частини тіла, які можуть зазнати травм при занятті спортом.
  

Поточна версія на 19:03, 3 грудня 2015

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 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 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. Галилео СТС - Неньютоновская жидкость

4. Использование неньютоновской жидкости в ремонте автодорог

5. Дилатантные жидкости