問丨牛頓流體與非牛頓流體的主要區別是什么？

　　英國物理學家虎克于1678年首先提出，在小變形情況下，固體的變形與所受的外力成正比。這一彈性體變形與應力關系的基本規律，稱為虎克定律。

　　英國科學家牛頓在1687年最先提出了流體的應力和應變率成正比，后來被稱為牛頓粘性定律，并將符合這一規律的流體稱為牛頓流體。

　　其中，τ是切應力shear stress，μ是動力粘度 dynamic viscosity，γ=du/dy是剪切速率shear rate。粘度是流體固有的物理性質，與流體所處的流動狀態無關。

　　虎克定律和牛頓粘性定律是在17世紀發表的，但直到19世紀末才由柯西、納維、斯托克斯等人推廣到三維變形和流動，并最終被科學界廣泛接受。

　　從力學分析的角度，一般認為流體和固體的主要差別在于，它們對外力的抵抗能力不同。固體能夠抵抗一定大小的拉力、壓力和剪切力。當外力作用在固體上時，固體將產生一定程度的變形。固體靜止時，可以承受法向應力和切向應力。而流體在靜止時，則不能承受切向應力，微小的剪切刀將使流體產生連續不斷的變形。只有當剪切力停止作用時，流體的變形才會停止。流體這種在外力作用下連續不斷變形的宏觀性質，稱之為流動性，而我們也正是利用這一點給出了流體的定義。

　　切應力與剪切速率不成線性關系的流體稱為非牛頓流體。非牛頓流體中又因其切應力與剪切速率關系特點分為膨脹性流體（Dilalant），擬塑性流體（Pseudoplastic），具有屈服應力的理想賓厄流體（Ideal Bingham Fluid）和塑性流體（Plastic Fluid）等。

　　通常油脂、油漆、牛奶、牙膏、血液、泥漿等均為非牛頓流體。非牛頓流體的研究在化纖、塑料、石油、化工、食品及很多輕工業中有著廣泛的應用。

　　牛頓流體VS非牛頓流體

　　想要了解非牛頓流體，首先我們得先知道流體是什么。流體是與固體相對應的物體形態，是液體和氣體的總稱，它的基本特征是沒有一定形狀和具有流動性。其流動行為由粘度決定，粘度越低越容易流動。

　　根據粘度特性，流體可以分為兩種基本類型：牛頓流體和非牛頓流體。牛頓流體的粘度主要和溫度有關，與施加的壓力無關，在受到拍打或撞擊時，其粘度不會發生改變，水、酒精等大多數純液體、輕質油等均為牛頓流體。而非牛頓流體在受到某種力的時候，比如擊打、撞擊或者踩踏時，其粘度會發生改變，或是粘度降低變得更加容易流動，或是粘度增加變得像固體一樣堅硬。高分子聚合物的濃溶液和懸浮液等一般為非牛頓流體，比如番茄醬、蜂蜜。

　　說到這或許你仍然覺得有點困惑，難以區分兩者的差別。想象一下，用腳踩踏水盆中的水，你不會感覺到水忽然變得像固體一樣，它始終是那個溫柔的水，這就是牛頓流體。而非牛頓流體在受到某種力時會改變其粘度或流動行為。比如你用水和淀粉按照一定比例混合之后，就會形成非牛頓流體。用手攪拌它是液體，用拳頭敲打卻又像是固體！如果整個游泳池都是這種非牛頓流體，可能真可以實現“水上漂”呢！