En icke-Newtonsk vätska är en vätska vars viskositet varierar baserat på pålagd spänning. Den mest kända vätskan av detta slag är majsstärkelse löst i vatten. Kontrast med newtonska vätskor som vatten, vars beteende uteslutande kan beskrivas av temperatur och tryck, inte krafterna som verkar på det från sekund till sekund. Dessa vätskor är fascinerande ämnen som kan användas för att hjälpa oss att förstå fysiken mer i detalj, på ett spännande, praktiskt sätt.
Om du slår en hink full med en skjuvning som förtjockar icke-newtonsk vätska, får spänningen som införs av den inkommande kraften att atomerna i vätskan ordnar om så att den beter sig som ett fast ämne. Din hand kommer inte att gå igenom. Om du trycker in din hand långsamt i vätskan kommer den dock att tränga igenom framgångsrikt. Om du drar ut din hand plötsligt kommer den igen att bete sig som en fast substans, och du kan bokstavligen dra ut en hink med vätskan ur dess behållare på detta sätt.
En skjuvförtunnande icke-newtonsk vätska beter sig på motsatt sätt. I denna typ blir vätskan tunnare, snarare än tjockare, när stress appliceras. Även kallad pseudoplast, exempel på denna typ av vätska inkluderar ketchup, tandkräm och färg. Effekten varar vanligtvis inte länge i någon av dessa typer, utan fortsätter bara så länge som stressen appliceras.
Icke-newtonska vätskor hjälper oss att förstå det stora utbudet av vätskor som finns i den fysiska världen. Fasta plastämnen, kraftlagsvätskor, viskoelastiska vätskor och tidsberoende viskositetsvätskor är andra som uppvisar komplexa och kontraintuitiva samband mellan skjuvspänning och viskositet/elasticitet. Men icke-Newtonsk vätska är förmodligen den mest spännande att leka med.
En sökning efter icke-newtonsk vätska på YouTube ger några intressanta resultat. På flera spelprogram stöter värdar eller tävlande på stora kar med skjuvning som förtjockar icke-newtonsk vätska, och kan passera dem om de inte slutar – i vilket fall de sjunker omedelbart. När de kombineras med en oscillerande platta, visar dessa vätskor andra ovanliga egenskaper, som utskjutande ”fingrar” och hål som kvarstår efter att de skapats. En oscillerande platta utsätter stress på en periodisk basis, ändrar snabbt vätskans viskositet och placerar den i en udda mellanväg mellan en vätska och en fast substans.
En praktisk tillämpning för skjuvförtjockning av icke-newtonska vätskor kan vara i framtidens kroppsskydd. Eftersom sådana vätskor vanligtvis är flexibla, skulle de tillåta soldater att röra sig fritt när de inte är under attack. Men om de konfronterades med en fartkula, skulle de snabbt bli hårdare och prestera som traditionella rustningar. Mer forskning är nödvändig för att se om icke-Newtonska vätskor är lämpliga för militären, men tills dess är det säkert kul att leka med.