מהי צמיגות בפיזיקה?

צמיגות היא מדידה של מידת העמידות של א נוזל היא לנסות לעבור דרכו. אומרים כי נוזל בעל צמיגות נמוכה הוא "דק", ואילו נוזל צמיגות גבוהה אמור להיות "סמיך". קל יותר לעבור דרך נוזל צמיגות נמוך (כמו מים) מאשר נוזל צמיגות גבוהה (כמו דבש).

טעימות עיקריות: חשיבות הצמיגות

צמיגות מתייחסת לעובי הנוזל. צמיגות נובעת מהאינטראקציה, או החיכוך, בין מולקולות בנוזל. בדומה לחיכוך בין מוצקים נעים, צמיגות תקבע את האנרגיה הדרושה בכדי לגרום לזרימת נוזלים.

בפיזיקה, צמיגות באה לידי ביטוי לעיתים קרובות בעזרת המשוואה של אייזק ניוטון לנוזלים, הדומה למשוואה של ניוטון החוק השני של תנועה. חוק זה קובע שכאשר כוח פועל על חפץ הוא יגרום לחפץ להאיץ. ככל שמסת האובייקט גדולה יותר, הכוח יצטרך להיות גדול יותר בכדי לגרום לו להאיץ.

נוסחת הצמיגות באה לידי ביטוי לעתים קרובות באמצעות ניוטוןהמשוואה לנוזלים:

F / A = n (dv / dr)

איפה ו מייצג כוח ו א מייצג שטח. כך, F / A, או כוח המחולק לפי שטח, היא דרך נוספת להגדרת צמיגות. די.וי. מחולק ד"ר מייצג את "הקצב העצום", או את המהירות שהנוזל זז. ה n היא יחידה קבועה השווה ל 0.00089 Pa s (פסקל-שנייה) שהיא יחידת מדידת צמיגות דינאמית. לחוק זה יש כמה יישומים מעשיים חשובים כמו הדפסת הזרקת דיו, ניסוחים / זריקות חלבון וייצור מזון / משקאות.

הנוזלים הנפוצים ביותר, הנקראים נוזלים ניוטוניים, הם בעלי צמיגות מתמדת. יש התנגדות גדולה יותר כשאתה מגביר את הכוח, אבל זו עלייה פרופורציונאלית מתמדת. בקיצור, נוזל ניוטוני ממשיך לפעול כמו נוזל, לא משנה כמה כוח מכניסים אליו.

לעומת זאת, הצמיגות של נוזלים שאינם ניוטוניים אינה קבועה, אלא משתנה מאוד בהתאם לכוח המופעל. דוגמה קלאסית לנוזל שאינו ניוטוני היא אובלק (המכונה לעיתים "רפש", ולעתים קרובות מיוצר בשיעורי מדע בבתי הספר היסודיים), המציג התנהגות דמוית מוצקה כאשר משתמשים בה בכוח גדול. קבוצה נוספת של נוזלים שאינם ניוטוניים ידועה בשם נוזלים מגנטוריאולוגיים. אלה מגיבים לשדות מגנטיים בכך שהם הופכים להיות כמעט מוצקים אך חוזרים למצב הנוזל שלהם כשהם מוצאים מהשדה המגנטי

אמנם צמיגות עשויה להיראות חשובה מזערית בחיי היומיום, אך היא למעשה יכולה להיות חשובה מאוד בתחומים רבים ושונים. לדוגמה:

• שימון בכלי רכב. כשאת מכניסה שמן לרכב או למשאית שלך, עליך להיות מודע לצמיגות שלו. הסיבה לכך היא שהצמיגות משפיעה על החיכוך, והחיכוך, בתורו, משפיע על החום. בנוסף צמיגות משפיעה גם על קצב צריכת השמן ועל הקלות בה הרכב שלך יתחיל בתנאים חמים או קרים. ישנם שמנים בעלי צמיגות יציבה יותר, בעוד שאחרים מגיבים לחום או לקור; אם מדד הצמיגות של הנפט שלך נמוך, הוא עלול להיות דק יותר כשהוא מתחמם, מה שעלול לגרום לבעיות כשאתה מפעיל את המכונית שלך ביום קיץ חם.
• בישול. צמיגות משחקת תפקיד משמעותי בהכנת האוכל והגשתו. שמני בישול עשויים שלא לשנות את הצמיגות ככל שהם מתחממים, בעוד שרבים הופכים צמיגיים הרבה יותר ככל שהם מתקררים. שומנים בעלי צמיג בינוני כאשר הם מחוממים הופכים למוצקים כאשר הם צוננים. מטבחים שונים נשענים גם על צמיגות רטבים, מרקים ותבשילים. מרק תפוחי אדמה וכרישה עבה, למשל, כשהוא פחות צמיג, הופך לוויצ'יסואז צרפתי. כמה נוזלים צמיגיים מוסיפים מרקם למזונות; דבש, למשל, הוא צמיג למדי ויכול לשנות את "תחושת הפה" של מנה.
• ייצור. ציוד ייצור דורש שימון מתאים כדי לפעול בצורה חלקה. חומרי סיכה צמיגים מדי עלולים לחסום סותמות צינורות. חומרי סיכה דקים מדי מספקים מעט מדי הגנה על חלקים נעים.
• תרופה. צמיגות יכולה להיות בעלת חשיבות קריטית ברפואה שכן נוזלים מוחדרים לגוף תוך ורידי. צמיגות דם היא סוגיה עיקרית: דם צמיג מדי עלול ליצור קרישים פנימיים מסוכנים, ואילו דם רזה מדי לא יקרש; זה יכול להוביל לאובדן דם מסוכן ואפילו למוות.