fluido newtoniano
Un fluido newtoniano es un fluido en el que las tensiones viscosas que surgen de su flujo , en cada punto, se correlacionan linealmente [1] con la tasa de deformación local, la tasa de cambio de su deformación a lo largo del tiempo. [2] [3] [4] Eso equivale a decir que esas fuerzas son proporcionales a las tasas de cambio del vector de velocidad del fluido a medida que uno se aleja del punto en cuestión en varias direcciones.
Más precisamente, un fluido es newtoniano solo si los tensores que describen la tensión viscosa y la velocidad de deformación están relacionados por un tensor de viscosidad constante que no depende del estado de tensión y la velocidad del flujo. Si el fluido también es isotrópico (es decir, sus propiedades mecánicas son las mismas en cualquier dirección), el tensor de viscosidad se reduce a dos coeficientes reales, que describen la resistencia del fluido a la deformación continua por corte y a la compresión o expansión continua, respectivamente.
Los fluidos newtonianos son los modelos matemáticos más simples de fluidos que dan cuenta de la viscosidad. Si bien ningún fluido real se ajusta perfectamente a la definición, se puede suponer que muchos líquidos y gases comunes, como el agua y el aire , son newtonianos para cálculos prácticos en condiciones ordinarias. Sin embargo, los fluidos no newtonianos son relativamente comunes e incluyen oobleck (que se vuelve más rígido cuando se corta vigorosamente) o pintura que no gotea (que se vuelve más delgada cuando se corta ). Otros ejemplos incluyen muchas soluciones de polímeros (que exhiben el efecto Weissenberg ), polímeros fundidos, muchas suspensiones sólidas, sangrey la mayoría de los fluidos altamente viscosos.
Los fluidos newtonianos llevan el nombre de Isaac Newton , quien utilizó por primera vez la ecuación diferencial para postular la relación entre la tasa de deformación de corte y el esfuerzo de corte para tales fluidos.
Un elemento de un líquido o gas que fluye sufrirá las fuerzas del fluido que lo rodea, incluidas las fuerzas de tensión viscosa que hacen que se deforme gradualmente con el tiempo. Estas fuerzas se pueden aproximar matemáticamente a primer orden mediante un tensor de tensión viscoso , que generalmente se denota por .
La deformación de ese elemento fluido, relativa a algún estado previo, puede aproximarse a primer orden mediante un tensor de deformación que cambia con el tiempo. La derivada temporal de ese tensor es el tensor de velocidad de deformación , que expresa cómo va cambiando la deformación del elemento con el tiempo; y es también el gradiente del campo vectorial de velocidad en ese punto, a menudo denotado .
