1千克的鋼珠以光速撞上非牛頓流體會出現什麼效果?

個哼哼唧唧


關於這個問題,先來簡單瞭解一下非牛頓流體是怎麼回事。根據剪切應力和黏度的關係,有些非牛頓流體會表現出剪切變稀的現象,給這種非牛頓流體施加剪切應力時,其黏度會降低。還有一些非牛頓流體會表現出剪切變稠的現象,給它們施加較強的剪切應力時,組成分子將會進行一定的有序重排,導致流體黏度升高。例如,把鐵錘用力砸向剪切變稠的非牛頓流體,這會導致流體的黏度迅速升高,從而擋住鐵錘的撞擊,就像下圖這樣:

如果把鐵錘輕輕放入剪切變稠的非牛頓流體中,則不會對該流體的黏度造成影響,就像下圖這樣:

不管怎樣,剪切變稠的非牛頓流體本質上還是流體,只是由於分子發生一定的有序重排,但它們表現出的強度並非無窮大,它們與真正的固體材料相比還是有差距的。

另一方面,狹義相對論的動能公式已經表明,對於任何有靜質量的物體,比如1千克的鋼珠,當它們趨於光速運動時(再次強調,無法達到光速),它們的動能會趨於無窮大。既然剪切變稠的非牛頓流體的強度是有限的,那麼,只要速度足夠快、動能足夠高的鋼珠撞擊它,這種流體也會被完全破壞掉。

不過,剪切變稠的非牛頓流體的特性可以得到一些應用。例如,減速帶、防彈衣,在保證強度的同時,剪切變稠的非牛頓流體又能保證具有良好的可塑性。


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