Por que a água se agita mais facilmente, mas a massa se agita mais difícil?

Este artigo explica o contraste entre a água e a pasta quando agitada. A água é um fluido newtoniano e mais fácil de agitar devido à força centrífuga que forma um vórtice côncavo. A pasta é um fluido não newtoniano e tem o efeito de haste de arrasto de Weisenberg e sua viscosidade aumenta com o aumento da força de cisalhamento. Portanto, quanto mais agitada, mais difícil é agitar.

Por que a água se agita mais facilmente, mas a massa se agita mais difícil?

Por que a água é mais fácil de mexer, enquanto a massa é mais difícil de mexer? Na vida, podemos encontrar tal situação, se houver uma tigela de água, pegue pauzinhos em uma certa direção para agitar rapidamente, sentir-se mais fácil de agitar, e a água na tigela mostrará um vórtice côncavo no centro ao mesmo tempo. No entanto, se adicionarmos farinha à tigela de água, o resultado é diferente. Neste momento, se agitarmos novamente, descobriremos que quanto mais agitarmos, mais difícil será agitar, e a massa apareceu subir ao longo dos pauzinhos. Por que existe esse contraste?

Quando a massa é misturada, um fenômeno de haste de arrastamento ocorre. De fato, na classificação dos fluidos na física do estado condensado macio, a água e a pasta são dois tipos diferentes de fluidos, fluidos newtonianos e fluidos não newtonianos. Muitos fluidos comuns na natureza, como água, álcool, ar, etc., são chamados de "fluidos newtonianos". Para a maioria dos fluidos de baixo peso molecular (pequeno peso molecular), o coeficiente de viscosidade permanece substancialmente fixo devido à sua isotropia, como é o fluido newtoniano. O coeficiente de viscosidade do fluido não newtoniano varia com a taxa de cisalhamento, e quanto maior a taxa de cisalhamento, maior a viscosidade. Ou seja, se você quiser agitar esse fluido rapidamente, você terá que gastar mais esforço e, quanto mais rápido, mais difícil. Esses fluidos não newtonianos incluem soluções, suspensões e similares de muitos polímeros (muitos pesos moleculares). A pasta é produzida pela adição de água à farinha, e a farinha é um composto polimérico natural, de modo que a pasta é um fluido não newtoniano. Assim, quando agitamos a massa, quanto mais rápido agitamos, mais rápido a viscosidade da massa aumenta e, como resultado, naturalmente, mais difícil é agitar.

Neste ponto, podemos responder às perguntas acima com mais detalhes. Para a água, quando a agitamos constantemente com pauzinhos, as moléculas de água se difundem para a periferia devido à força centrífuga, de modo que a água no centro será relativamente pequena, parecendo um vórtice côncavo, o que leva a agitação mais fácil. No entanto, para a massa, o polímero de farinha formou uma estrutura anisotrópica na agitação, a cadeia de polímero será esticada e enrolada em pauzinhos, quanto maior a força de cisalhamento, maior o grau de alongamento, e a própria cadeia de polímero produzirá uma maior elasticidade de restauração. Isso faz com que essas moléculas de farinha sejam espremidas para o centro, formando assim um "fenômeno de haste de escalada" (também chamado de efeito Weisenberg), o que também leva a uma agitação mais difícil.