Fluido não newtoniano

Fluido não newtoniano é um tipo de fluido cuja viscosidade não permanece constante, como ocorre em fluidos comuns, como a água. Em vez disso, sua viscosidade varia conforme a tensão de cisalhamento ou a taxa de deformação. Isso significa que, dependendo de como o fluido é manipulado, ele pode se comportar de maneiras diferentes. Neste texto, abordaremos o que são os fluidos não newtonianos, suas características, os tipos existentes e exemplos de sua aplicação no cotidiano, além de explicar como fazer um fluido desse tipo em casa.

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Resumo sobre fluido não newtoniano

• Fluido não newtoniano é o fluido cuja viscosidade varia conforme a tensão de cisalhamento ou a taxa de deformação, ao contrário dos fluidos comuns, como a água, que têm viscosidade constante.
• Exemplos incluem a mistura de água e amido de milho, ketchup, sangue, pasta de dente e tinta. Cada um apresenta comportamentos diferentes quando manipulados.
• Existem diferentes tipos, como dilantes, pseudoplásticos, plásticos de Bingham, reopécticos e tixotrópicos.
• É possível fazer um fluido não newtoniano em casa com água e amido de milho. A mistura reage de maneira diferente dependendo da força aplicada, ficando mais densa ao ser pressionada e fluindo quando manipulada lentamente.

O que é fluido não newtoniano?

Um fluido não newtoniano é um tipo especial de fluido cuja viscosidade, ou seja, a resistência ao escoamento, não permanece constante como ocorre em fluidos comuns, como a água. Em vez disso, sua viscosidade varia de acordo com a tensão de cisalhamento (a força aplicada lateralmente) ou com a taxa de deformação (a velocidade com que ele é movimentado ou deformado). Isso significa que, dependendo de como você mexe ou aplica força no fluido, ele pode se comportar de maneiras diferentes: em alguns casos, ficando mais grosso e resistente ao movimento, enquanto em outros pode se tornar mais fluido e fácil de escoar.

Exemplos de fluido não newtoniano

Separamos alguns exemplos típicos de fluidos não newtonianos:

• Mistura de água e amido de milho (fluido de Oobleck): fica mais viscoso (endurece) quando submetido a tensões rápidas, mas retorna ao estado fluido quando a força é removida.
• Tinta: reduz sua viscosidade quando agitada ou aplicada, facilitando o espalhamento, mas volta a ser mais espessa em repouso.
• Ketchup: precisa de uma força inicial (como agitar ou apertar o frasco) para começar a fluir, tornando-se menos viscoso com o aumento da taxa de deformação.
• Sangue: sua viscosidade varia com a taxa de cisalhamento, tornando-o mais fluido em vasos de maior fluxo, uma característica importante para o transporte mais eficiente no sistema circulatório.
• Pasta de dente: é espessa em repouso para se manter estável na escova, mas flui com facilidade ao ser pressionada.

Características do fluido não newtoniano

Os fluidos não newtonianos possuem uma característica marcante: sua viscosidade não é constante e depende diretamente das condições de fluxo, como a força aplicada ou a velocidade do movimento. Diferente de fluidos como a água, cuja resistência ao escoamento permanece estável, os fluidos não newtonianos respondem de maneira dinâmica às forças externas, alterando sua viscosidade de acordo com a intensidade e a forma como são manipulados.

Esses fluidos podem apresentar comportamentos variados. Em alguns casos, tornam-se mais viscosos e até endurecem quando submetidos a forças rápidas ou intensas, como acontece com a mistura de água e amido de milho (fluido de Oobleck). Em outros, tornam-se menos viscosos e fluem mais facilmente sob tensão, como o ketchup, que precisa de uma força inicial para começar a escoar. Essa flexibilidade no comportamento os torna amplamente utilizados em diferentes contextos, desde produtos industriais até aplicações médicas e do dia a dia.

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Tipos de fluido não newtoniano

• Dilantes: a viscosidade aumenta com o aumento da tensão de cisalhamento.
• Pseudoplásticos: a viscosidade diminui com o aumento da tensão de cisalhamento.
• Plásticos de Bingham: comportam-se como sólidos até que uma tensão de cisalhamento mínima seja aplicada, após o que fluem como líquidos.
• Reopécticos: a viscosidade aumenta com o tempo de aplicação da tensão de cisalhamento.
• Tixotrópicos: a viscosidade diminui com o tempo de aplicação da tensão de cisalhamento.

Como funciona o fluido não newtoniano?

O fluido não newtoniano funciona de forma especial porque sua viscosidade – ou seja, sua resistência ao movimento – muda dependendo de como ele é manipulado. Em vez de ter uma resistência constante, como a água, esses fluidos reagem às forças externas de maneira variável.

Quando você aplica uma força maior ou movimenta o fluido de forma mais rápida, ele pode se tornar mais grosso e difícil de mexer, ou, em outros casos, mais fino e fluido, dependendo do tipo de fluido. Isso acontece porque as partículas que compõem o fluido interagem de maneiras diferentes sob tensão. Algumas vezes, essas partículas se reorganizam de forma que o fluido flua mais facilmente; em outras, elas criam estruturas que aumentam a resistência ao movimento.

Como fazer fluido não newtoniano em casa?

Fazer um fluido não newtoniano em casa é simples e divertido. Você só precisa de dois ingredientes básicos: água e amido de milho. Comece colocando uma quantidade de amido de milho em uma tigela – cerca de uma xícara é um bom ponto de partida. Depois, vá adicionando água aos poucos, mexendo sempre com as mãos ou com uma colher. A mistura vai parecer difícil de mexer no começo, mas continue até que ela tenha a consistência certa.

O segredo é encontrar um equilíbrio: se estiver muito líquido, adicione mais amido; se estiver muito seco, coloque mais água. O ponto ideal é quando você consegue pegar a mistura com as mãos, e ela endurece ao apertar, mas escorre entre os dedos quando você solta. Essa propriedade divertida acontece porque esse fluido não newtoniano reage de forma diferente dependendo da força aplicada. Você pode experimentá-lo batendo com força, percebendo que ele endurece, ou movendo devagar, quando ele se comporta como um líquido.

Curiosidades sobre fluido não newtoniano

Os fluidos não newtonianos são repletos de curiosidades interessantes:

• Você pode andar sobre um fluido não newtoniano como a mistura de amido de milho e água (Oobleck) se correr rapidamente sobre ele. Isso acontece porque, sob uma força rápida, o fluido endurece temporariamente, permitindo que seu peso seja sustentado.
• Fluidos não newtonianos podem ser usados também em materiais de proteção, como coletes à prova de balas e roupas esportivas, que se tornam mais rígidos ao serem impactados, ajudando a absorver a energia do choque e proteger quem os usa.
• O sangue, um fluido não newtoniano, é projetado pela natureza para se tornar mais fluido em vasos onde o fluxo é intenso, ajudando a circular com mais eficiência, mas também para formar coágulos onde é necessário estancar ferimentos.

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica (vol. 2). 9. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (vol. 2). 4 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2013.