Hõõrdumine vs viskoossus
Hõõrdumine ja viskoossus on aine kaks omadust, mis on aine käitumise mõistmisel üliolulised. Suurema osa vedeliku dünaamikas, vedeliku staatikas, tahkes staatikas, tahke dünaamikas ja peaaegu igas insenerirakenduses toimuvast sündmusest on vaja viskoossust ja tihedust hästi mõista. Neid nähtusi nähakse igapäevases elus ja neid on tõeliselt lihtne mõista, kui arvestada seda õiget lähenemist. Selles artiklis käsitleme, mis on hõõrdumine ja viskoossus, nende määratlused, sarnasused, mis põhjustavad hõõrdumist ja viskoossust ning lõpuks nende erinevused.
Viskoossus
Viskoossus on defineeritud kui vedeliku takistuse mõõt, mida deformeerib kas nihkepinge või tõmbepinge. Tavalisemate sõnadega on viskoossus vedeliku “sisemine hõõrdumine”. Seda nimetatakse ka vedeliku paksuseks. Viskoossus on lihtsalt vedeliku kahe kihi vaheline hõõrdumine, kui kaks kihti üksteise suhtes liiguvad. Sir Isaac Newton oli vedelike mehaanika teerajaja. Ta postuleeris, et Newtoni vedeliku puhul on kihtide vaheline nihkepinge proportsionaalne kihtidega risti asetseva kiiruse gradiendiga. Siin kasutatav proportsionaalne konstant (proportsionaalsustegur) on vedeliku viskoossus. Viskoossust tähistatakse tavaliselt kreeka tähega “µ”. Vedeliku viskoossust saab mõõta visko- meetrite ja reomeetrite abil. Viskoossuse ühikud on Pascal-sekundid (või Nm-2 s). CVS-süsteem kasutab viskoossuse mõõtmiseks üksust “poise”, mis on nimetatud Jean Louis Marie Poiseuille'i järgi. Vedeliku viskoossust saab mõõta ka mitme katsega. Vedeliku viskoossus sõltub temperatuurist. Temperatuuri tõstmisel viskoossus väheneb.
τ = μ (∂u / ∂y)
Viskoossuse võrrandid ja mudelid on mitte-Newtoni vedelike jaoks väga keerukad. On selgelt näha, et viskoossus toimib alati vedeliku voolu vastu suunatud suunas. Viskoossed jõud jaotuvad kogu vedeliku mahus antud dünaamilises olekus.
Hõõrdumine
Hõõrdumine on tõenäoliselt kõige tavalisem takistusjõud, mida me iga päev kogeme. Hõõrdumist põhjustab kahe kareda pinna kokkupuude. Hõõrdumisel on viis režiimi; kuiv hõõrdumine, mis toimub kahe tahke keha vahel, vedeliku hõõrdumine, mida tuntakse ka viskoossusena, määritud hõõrdumine, kus kaks tahket ainet eraldatakse vedeliku kihiga, naha hõõrdumine, mis on vastuolus vedelikus liikuva tahke ainega, ja sisemine hõõrdumine, mis põhjustab tahke aine sisemised komponendid hõõrdumise tekitamiseks. Kuiva hõõrdumise asemel kasutatakse kõige sagedamini mõistet “hõõrdumine”. Selle põhjuseks on karedad mikroskoopilised õõnsused mõlemal pinnal, mis sobivad üksteisega ja keelduvad liikumast. Kahe pinna vaheline kuivhõõrdumine sõltub hõõrdetegurist ja objektile mõjuva tasapinna suhtes normaalsest reaktsioonijõust. Maksimaalne staatiline hõõrdumine kahe pinna vahel on veidi suurem kui dünaamiline hõõrdumine.
Mis vahe on hõõrdumisel ja viskoossusel?
• Viskoossus on tegelikult hõõrdumise alamkategooria, kuid kuiv hõõrdumine toimub ainult kahe tahke pinna vahel, samas kui viskoossus esineb vedelikus kahe vedeliku kihi vahel.
• Kuiva hõõrdumise jaoks on dünaamilised ja staatilised tingimused määratletud eraldi. Viskoossuse jaoks pole staatilist seisundit, sest vedelad molekulid on alati liikuvad.
