Bagaimana Shear Stress Mempengaruhi Aliran Fluida Non-Newtonian?

Shear stress adalah gaya yang bekerja pada permukaan fluida, yang menyebabkan fluida tersebut bergerak. Dalam fluida Newtonian, hubungan antara shear stress dan laju regangan adalah linear, yang berarti bahwa shear stress sebanding dengan laju regangan. Namun, dalam fluida non-Newtonian, hubungan ini tidak linear, dan viskositas fluida dapat berubah tergantung pada shear stress yang diterapkan.

Bagaimana Shear Stress Mempengaruhi Viskositas Fluida Non-Newtonian?

Fluida non-Newtonian dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, termasuk fluida pseudoplastik, fluida dilatant, dan fluida viskoelastis. Fluida pseudoplastik, juga dikenal sebagai fluida penipisan shear, menunjukkan penurunan viskositas dengan meningkatnya shear stress. Ini berarti bahwa fluida menjadi lebih mudah mengalir ketika shear stress meningkat. Contoh umum dari fluida pseudoplastik termasuk cat, darah, dan saus.

Fluida dilatant, juga dikenal sebagai fluida penebalan shear, menunjukkan peningkatan viskositas dengan meningkatnya shear stress. Ini berarti bahwa fluida menjadi lebih sulit mengalir ketika shear stress meningkat. Contoh umum dari fluida dilatant termasuk pasir basah, pati jagung dalam air, dan beberapa jenis cat.

Fluida viskoelastis menunjukkan sifat baik cairan maupun padatan. Mereka dapat mengalir seperti cairan tetapi juga dapat menyimpan energi elastis seperti padatan. Contoh umum dari fluida viskoelastis termasuk polimer, gel, dan beberapa jenis pasta.

Bagaimana Shear Stress Mempengaruhi Aliran Fluida Non-Newtonian?

Perilaku aliran fluida non-Newtonian sangat dipengaruhi oleh shear stress yang diterapkan. Dalam fluida pseudoplastik, penurunan viskositas dengan meningkatnya shear stress menyebabkan aliran yang lebih mudah pada kecepatan tinggi. Ini karena fluida menjadi lebih tipis dan lebih mudah bergerak. Sebaliknya, dalam fluida dilatant, peningkatan viskositas dengan meningkatnya shear stress menyebabkan aliran yang lebih sulit pada kecepatan tinggi. Ini karena fluida menjadi lebih tebal dan lebih sulit bergerak.

Fluida viskoelastis menunjukkan perilaku aliran yang lebih kompleks. Mereka dapat menunjukkan perilaku elastis pada shear stress rendah, tetapi menjadi lebih cair pada shear stress tinggi. Perilaku ini dapat menyebabkan efek menarik seperti creep, relaksasi tegangan, dan pemulihan elastis.

Aplikasi Shear Stress dalam Fluida Non-Newtonian

Pemahaman tentang bagaimana shear stress mempengaruhi aliran fluida non-Newtonian sangat penting dalam berbagai aplikasi. Misalnya, dalam industri makanan, shear stress digunakan untuk mengontrol konsistensi dan tekstur produk makanan seperti saus, yogurt, dan es krim. Dalam industri farmasi, shear stress digunakan untuk mengontrol viskositas dan aliran obat-obatan. Dalam industri minyak dan gas, shear stress digunakan untuk mengontrol aliran fluida melalui pipa.

Kesimpulan

Shear stress memainkan peran penting dalam menentukan perilaku aliran fluida non-Newtonian. Viskositas fluida non-Newtonian dapat berubah tergantung pada shear stress yang diterapkan, yang menyebabkan perilaku aliran yang kompleks. Pemahaman tentang bagaimana shear stress mempengaruhi aliran fluida non-Newtonian sangat penting dalam berbagai aplikasi, termasuk industri makanan, farmasi, dan minyak dan gas.