Mvutano wa uso dhidi ya Mnato
Mnato na mvutano wa uso ni matukio mawili muhimu sana kuhusu mechanics na tuli ya viowevu. Sehemu kama vile hidrodynamics, aerodynamics na hata anga huathiriwa na matokeo ya matukio haya. Ni muhimu kuwa na ujuzi mzuri katika matukio haya ili kufanikiwa katika nyanja kama hizo. Makala haya yatalinganisha mnato na mvutano wa uso na kuwasilisha tofauti kati ya hizi mbili.
Mvutano wa uso ni nini?
Zingatia kioevu kisicho na usawa. Kila molekuli katika sehemu za kati za kioevu itakuwa na kiwango sawa cha nguvu kuivuta kila upande. Molekuli zinazozunguka zinavuta molekuli ya kati kwa usawa kwa kila upande. Sasa fikiria molekuli ya uso. Ina nguvu tu zinazofanya juu yake kuelekea kioevu. Vikosi vya wambiso wa hewa-kioevu havina nguvu hata kidogo kama kioevu - nguvu za kushikamana za kioevu. Kwa hivyo, molekuli za uso huvutiwa kuelekea katikati ya kioevu, na kuunda safu iliyojaa ya molekuli. Safu hii ya uso wa molekuli hufanya kama filamu nyembamba kwenye kioevu. Ikiwa tutachukua mfano wa maisha halisi wa kitembea maji, hutumia filamu hii nyembamba kujiweka juu ya uso wa maji. Inateleza kwenye safu hii. Ikiwa sio kwa safu hii, ingezama mara moja. Mvutano wa uso unafafanuliwa kama nguvu inayolingana na uso ulio sawa na mstari wa urefu wa kitengo uliochorwa kwenye uso. Vipimo vya mvutano wa uso ni Nm-1 Mvutano wa uso pia hufafanuliwa kama nishati kwa kila eneo. Hii pia inatoa mvutano wa uso kitengo kipya Jm-2 Mvutano wa uso, ambao hutokea kati ya vimiminika viwili visivyoweza kubadilika, hujulikana kama mvutano wa baina ya uso.
Mnato ni nini?
Mnato unafafanuliwa kuwa kipimo cha ukinzani wa kiowevu, ambacho kinaharibika kutokana na mkazo wa kunyoa au mkazo wa mkazo. Kwa maneno ya kawaida zaidi, mnato ni "msuguano wa ndani" wa maji. Pia inajulikana kama unene wa kioevu. Mnato ni msuguano tu kati ya tabaka mbili za maji wakati tabaka mbili zinasogea kuhusiana na kila mmoja. Sir Isaac Newton alikuwa mwanzilishi katika mechanics ya maji. Alikadiria kwamba, kwa giligili ya Newtonian, mkazo wa kukata kati ya tabaka ni sawia na upinde rangi wa kasi katika mwelekeo unaoelekea kwenye tabaka. Uwiano wa mara kwa mara (sababu ya uwiano) inayotumiwa hapa ni mnato wa maji. Mnato kawaida huonyeshwa na herufi ya Kiyunani "µ". Mnato wa maji unaweza kupimwa kwa kutumia Viscometers na Rheometers. Vipimo vya mnato ni Pascal-sekunde (au Nm-2s). Mfumo wa cgs hutumia kitengo cha "poise" kilichoitwa baada ya Jean Louis Marie Poiseuille kupima mnato. Mnato wa maji pia unaweza kupimwa kwa majaribio kadhaa. Mnato wa maji hutegemea joto. Mnato hupungua kadri halijoto inavyoongezeka.
τ=μ ∂u/∂y
Milingano ya mnato na miundo ni changamano sana kwa vimiminika visivyo vya Newton.
Kuna tofauti gani kati ya mvutano wa uso na mnato?
• Mvutano wa uso unaweza kuzingatiwa kama tukio linalotokea katika vimiminika kutokana na nguvu zisizosawazisha za baina ya molekuli, ilhali mnato hutokea kutokana na nguvu kwenye molekuli zinazosonga.
• Mvutano wa uso upo katika viowevu vinavyotembea na visivyosogea, lakini mnato huonekana tu katika vimiminika vinavyosogea.
