Reologia

La reologia è la specialità della fisica incentrata sull'analisi dei principi che determinano il movimento dei fluidi. Il concetto è stato proposto dallo scienziato americano Eugene Cook Bingham (1878-1945) nella prima metà del XX secolo.

La reologia studia il legame tra la forza esercitata su un materiale e la deformazione che subisce quando scorre. Usando le equazioni costitutive, è possibile stabilire un modello per come queste sostanze si comportano.

In questo contesto, la deformazione è un cambiamento nella forma o nella dimensione di un corpo causato dalla produzione di sollecitazioni interne derivanti dall'applicazione di una o più forze, o dalla dilatazione termica. La misura della deformazione viene effettuata utilizzando la quantità nota come deformazione unitaria o assiale, che l'ingegneria definisce come il cambiamento di lunghezza di un corpo per unità.

La branca della fisica in cui si studia il concetto di reologia è la meccanica dei mezzi continui, nota anche come fisica dei mezzi continui, che si basa su un unico modello per trattare fluidi, solidi rigidi e solidi deformabili. I fluidi possono essere classificati come gas o liquidi.

D'altra parte, la nozione di sollecitazione interna si riferisce a un insieme di forze e momenti che vengono applicati a una sezione di un elemento strutturale e che hanno una relazione di equivalenza statica rispetto alla distribuzione delle sollecitazioni interne, cioè risultano in una forza e i loro momenti sono uguali.

Le proprietà che la reologia studia vengono analizzate con uno strumento noto come reometro, che permette di effettuare deformazioni sotto controllo, misurando le sollecitazioni. Questo permette di determinare la viscosità e il coefficiente di sforzo normale di ogni sostanza, tra le altre proprietà.

Il concetto di viscosità deve essere inteso come la resistenza che un dato fluido offre prima di deformarsi quando è sottoposto a uno sforzo. È importante notare che tutti i fluidi scoperti dall'uomo sono viscosi in una certa misura; quindi, quando si vuole simulare la viscosità zero, si deve fare uso dell'ipotesi di fluido ideale.

Un altro punto da tenere a mente riguardo alla viscosità è che è solo apparente quando il fluido è in movimento; infatti, una definizione di viscosità la propone come la relazione che esiste tra lo sforzo di taglio (spiegato nel prossimo paragrafo) e il gradiente di velocità.

La sollecitazione normale, d'altra parte, è quella che si verifica come risultato delle sollecitazioni normali (in altre parole, perpendicolari) alla superficie per la quale la grandezza della sollecitazione deve essere determinata. Lo stress risultante dalle sollecitazioni di taglio (cioè tangenziali) al piano in questione è chiamato shear.

Grazie alla reologia, è possibile sapere con precisione come i fluidi e i solidi reagiscono allo stress. Nel caso dei fluidi ideali, la loro deformazione è irreversibile: l'energia prende la forma di calore e viene dissipata nel materiale, e non può essere recuperata nonostante la fine della sollecitazione. Nei solidi ideali, invece, l'energia che guida la deformazione elastica viene recuperata quando la sollecitazione viene ritirata.

La reologia fornisce informazioni, per esempio, sul processo che il cibo subisce quando viene masticato e deglutito. Questo materiale, attraverso la masticazione e l'azione della saliva, viene deformato e trasformato in una pasta che scorre nel corpo.

La reologia fornisce informazioni, per esempio, sul processo che il cibo subisce quando viene masticato e ingoiato.