Para muchos, es difícil imaginar un contexto en el que sea útil saber identificar un fluido newtoniano y uno no newtoniano, pero para los físicos, químicos e ingenieros es algo prácticamente indispensable. Lo curioso es que, pese a que tienen nombres tan imponentes, en realidad podemos observarlos en algo tan cercano como nuestra cocina.

Por ejemplo, la miel y el almidón de maíz son dos ingredientes útiles para la preparación de postres; pero, al mismo tiempo, constituyen ejemplos accesibles, divertidos y por qué no, deliciosos, de estos tipos de fluidos. En el siguiente artículo te explicaremos por qué.

¿Qué son los fluidos newtonianos y los no newtonianos?

Nuestro mundo está repleto de fenómenos físicos que no dejan de sorprendernos a pesar de que los hemos observado, muchas veces de manera inconsciente, con mucha frecuencia en el pasado. Quizás por ello es que el estudio de la dinámica de los fluidos es tan fascinante y también uno de los grandes retos que deben abordar los estudiantes de carreras científicas.

Por fortuna, existe Internet y cada vez surge más contenido didáctico como este para comprender más a fondo las maravillas de nuestro planeta. Como ejemplo, la Enciclopedia Británica que ha explicado con dos ejemplos excelentes lo que son los fluidos newtonianos y no newtonianos.

Los fluidos newtonianos son aquellos cuya viscosidad puede predecirse en función de la temperatura y la presión que se ejerza sobre ellos sin que varíe al intervenir otras fuerzas. En cambio, los fluidos no newtonianos son más difíciles de describir, pues no tienen una vicosidad definida; en su lugar, esta varía con las fuerzas.

Agua, un ejemplo clásico de fluido newtoniano

Lo sabemos, suena como algo muy difícil de comprender, pero es este el punto en que necesitamos ejemplos de nuestro entorno común. Por ejemplo, el agua, un fluido newtoniano clásico. El agua tiene una viscosidad predecible, y fluirá en función de esta sin importar las fuerzas que actúen sobre ella.

La miel es un fluido newtoniano

Pero un poco de miel, un material más viscoso en condiciones normales, también podría ayudar a comprender el concepto. Cuando se aplica calor, la miel se vuelve tibia y un poco más líquida, pero si se introduce una regla, un martillo y una cuchara dentro del recipiente que la contiene, notaremos que esta fluye alrededor de ellos sin experimentar cambios.

Martillo sumergido en miel tibia.

Estos objetos se sumergen uno a uno en el recipiente que contiene la miel aplicando una fuerza, pero esta fluye tal y como lo hacía antes de ello. Al repetir el experimento con miel fría, notaremos un comportamiento similar: aunque está más vicosa como consecuencia de la reducción de la temperatura, fluye se distribuye alrededor de los materiales.

Vemos pues que, tal y como indica la definición planteada inicialmente, la aplicación de una fuerza no tiene ningún efecto sobre la viscosidad de la miel; solo la temperatura causó dicho cambio. Pero, ¿ocurrirá lo mismo si introducimos estas herramientas en una solución de almidón de maíz?

Solución de almidón de maíz, un excelente ejemplo de fluido no newtoniano

Martillo golpeando una solución de almidón de maíz en un recipiente.

Si repetimos el experimento anterior usando una solución espesa de almidón de maíz en agua, notaremos drásticas diferencias en su fluidez con respecto a la de la miel.

Al verterla en el recipiente, notaremos un comportamiento similar, pues se distribuye con facilidad dentro de este. De igual forma al introducir lentamente una regla: la solución fluye a través de esta con una aparente armonía. Sin embargo, si intentamos introducir nuevamente la regla, el líquido se vuelve mucho más viscoso casi de inmediato.

Podremos comprobarlo una vez más al introducir el martillo en lugar de la regla, quizás con expectativas de que el mayor peso de este pueda manipularla. Sin embargo, al martillar el fluido con más fuerza, más resistente se vuelve este, comportándose más como un sólido que como un líquido.

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Lo curioso es que no significa que la solución se solidificó dentro del recipiente. Podemos verterla en otro recipiente, e incluso jugar con ella en nuestras manos como si fueran restos de pegamento.

Tenemos entonces que la viscosidad de la solución de almidón de maíz cambió con la aplicación de la fuerza, tal y como ocurre con un fluido no newtoniano. Y, en conclusión, estos fluidos tienen respuestas impredecibles a las fuerzas aplicadas.

Referencia:

Examine the properties of Newtonian and non-Newtonian fluids through experiments with honey and corn starch. https://www.britannica.com/video/151365/Comparison-Newtonian-non-Newtonian-fluids

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