نیوٹن کا قانون لزوجت

نیوٹن کا قانون لزوجت#

لزوجت سیالوں کی ایک خاصیت ہے جو ان کے بہاؤ کے خلاف مزاحمت کو بیان کرتی ہے۔ یہ سیال میں موجود مالیکیولز کے باہمی تعامل کی وجہ سے ہوتی ہے، جو ایک دوسرے سے ٹکراتے ہیں اور رگڑ پیدا کرتے ہیں۔ سیال جتنا زیادہ لزج ہوگا، اس کا بہاؤ اتنا ہی سست ہوگا۔

نیوٹن کا قانون لزوجت کہتا ہے کہ سیال میں برقرار کتراو تناؤ براہ راست رفتار کے میلان کے متناسب ہوتا ہے۔ دوسرے الفاظ میں، سیال جتنی تیزی سے بہہ رہا ہوگا، بہاؤ کے خلاف مزاحمت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔

نیوٹن کے قانون لزوجت کا ریاضیاتی اظہار ہے:

$$\tau = \mu \frac{du}{dy}$$

جہاں:

• $\tau$ سیال میں برقرار کتراو تناؤ ہے (پاسکلز، Pa میں)
• $\mu$ سیال کی متحرک لزوجت ہے (پاسکل-سیکنڈز، Pa·s میں)
• $\frac{du}{dy}$ رفتار کا میلان ہے (الٹے سیکنڈز، s^-1 میں)

متحرک اور حرکی لزوجت#

لزوجت کی دو اقسام ہیں: متحرک لزوجت اور حرکی لزوجت۔

• متحرک لزوجت اپنے اندرونی رگڑ کی وجہ سے سیال کی بہاؤ کے خلاف مزاحمت کی پیمائش ہے۔ اس کی اکائیاں پاسکل-سیکنڈز (Pa·s) میں ظاہر کی جاتی ہیں۔
• حرکی لزوجت اپنی کثافت کی وجہ سے سیال کی بہاؤ کے خلاف مزاحمت کی پیمائش ہے۔ اس کی اکائیاں مربع میٹر فی سیکنڈ (m²/s) میں ظاہر کی جاتی ہیں۔

متحرک لزوجت اور حرکی لزوجت کے درمیان تعلق ہے:

$$\nu = \frac{\mu}{\rho}$$

جہاں:

• $\nu$ حرکی لزوجت ہے (مربع میٹر فی سیکنڈ، m²/s میں)
• $\mu$ متحرک لزوجت ہے (پاسکل-سیکنڈز، Pa·s میں)
• $\rho$ سیال کی کثافت ہے (کلوگرام فی کیوبک میٹر، kg/m³ میں)

نیوٹن کا قانون لزوجت سیالی میکانیات کا ایک بنیادی اصول ہے۔ یہ سیالوں کے رویے کو سمجھنے اور پیشین گوئی کرنے کے لیے ریاضیاتی فریم ورک فراہم کرتا ہے جو بہت سے مختلف اطلاقیات میں استعمال ہوتا ہے۔

نیوٹن کے قانون لزوجت کا فارمولا#

لزوجت سیال کی بہاؤ کے خلاف مزاحمت کی پیمائش ہے۔ اسے کتراو تناؤ اور کتراو شرح کے تناسب کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ سادہ الفاظ میں، لزوجت یہ ہے کہ سیال کتنا گاڑھا یا پتلا ہے۔

فارمولا#

نیوٹن کے قانون لزوجت کا فارمولا ہے:

$$\mu = \frac{F}{A}\frac{l}{v}$$

جہاں:

• $\mu$ لزوجت کا عددی سر (Pa·s) ہے
• $F$ سیال پر لگائی گئی قوت (N) ہے
• $A$ وہ رقبہ جس پر قوت لگائی گئی ہے (m²) ہے
• $l$ وہ فاصلہ جس پر قوت لگائی گئی ہے (m) ہے
• $v$ سیال کی رفتار (m/s) ہے

مثال#

کسی سیال کے لزوجت کے عددی سر کا حساب لگانے کے لیے، آپ درج ذیل مراحل استعمال کر سکتے ہیں:

1. سیال پر ایک قوت لگائیں۔
2. اس رقبے کی پیمائش کریں جس پر قوت لگائی گئی ہے۔
3. اس فاصلے کی پیمائش کریں جس پر قوت لگائی گئی ہے۔
4. سیال کی رفتار کی پیمائش کریں۔
5. اقدار کو نیوٹن کے قانون لزوجت کے فارمولے میں ڈالیں۔

مثال کے طور پر، اگر آپ 10 N کی قوت 0.01 m² کے رقبے پر کسی سیال پر لگاتے ہیں، اور سیال 1 s میں 0.1 m کا فاصلہ طے کرتا ہے، تو سیال کا لزوجت کا عددی سر ہے:

$$\mu = \frac{10 N}{0.01 m^2}\frac{0.1 m}{1 s} = 100 Pa\cdot s$$

اطلاقیات#

نیوٹن کے قانون لزوجت کے انجینئرنگ اور سائنس میں بہت سے اطلاقیات ہیں۔ کچھ مثالیں شامل ہیں:

• پائپ لائنز اور پمپوں کا ڈیزائن کرنا
• انسانی جسم میں خون کے بہاؤ کی پیشین گوئی کرنا
• تیل اور دیگر سیالوں کی لزوجت کی پیمائش کرنا
• مائیکروفلوئیڈکس میں سیالوں کے رویے کا مطالعہ کرنا

نیوٹن کا قانون لزوجت سیالی میکانیات کا ایک بنیادی اصول ہے۔ اسے بہت سے مختلف اطلاقیات میں سیالوں کے بہاؤ کو سمجھنے اور پیشین گوئی کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

سیالوں کی اقسام#

سیال وہ مادے ہیں جو بہتے ہیں اور اپنے برتن کی شکل اختیار کر لیتے ہیں۔ انہیں دو اہم اقسام میں درجہ بندی کیا جاتا ہے:

1. نیوٹنی سیال#

نیوٹنی سیال وہ سیال ہیں جو کتراو تناؤ اور کتراو شرح کے درمیان ایک خطی تعلق ظاہر کرتے ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ نیوٹنی سیال کی لزوجت مستقل ہوتی ہے۔ نیوٹنی سیالوں کی کچھ مثالیں پانی، تیل اور شہد ہیں۔

2. غیر نیوٹنی سیال#

غیر نیوٹنی سیال وہ سیال ہیں جو کتراو تناؤ اور کتراو شرح کے درمیان خطی تعلق ظاہر نہیں کرتے۔ اس کا مطلب ہے کہ غیر نیوٹنی سیال کی لزوجت کتراو شرح کے ساتھ بدلتی ہے۔ غیر نیوٹنی سیالوں کی کچھ مثالیں کیچپ، ٹوتھ پیسٹ اور پینٹ ہیں۔

غیر نیوٹنی سیالوں کی اقسام#

غیر نیوٹنی سیالوں کی بہت سی مختلف اقسام ہیں، جن میں سے ہر ایک کی اپنی منفرد خصوصیات ہیں۔ غیر نیوٹنی سیالوں کی سب سے عام اقسام میں سے کچھ یہ ہیں:

• بنگھم پلاسٹک: بنگھم پلاسٹک ایک ایسا سیال ہے جو ایک پیداواری تناؤ ظاہر کرتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ سیال اس وقت تک نہیں بہے گا جب تک کہ کتراو تناؤ پیداواری تناؤ سے زیادہ نہ ہو جائے۔ بنگھم پلاسٹکس کی کچھ مثالیں ٹوتھ پیسٹ اور میئونیز ہیں۔
• سوڈوپلاسٹک: سوڈوپلاسٹک سیال ایک ایسا سیال ہے جو کتراو پتلا رویہ ظاہر کرتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ سیال کی لزوجت کم ہوتی جاتی ہے جیسے جیسے کتراو شرح بڑھتی ہے۔ سوڈوپلاسٹک سیالوں کی کچھ مثالیں کیچپ اور پینٹ ہیں۔
• ڈائیلیٹنٹ: ڈائیلیٹنٹ سیال ایک ایسا سیال ہے جو کتراو گاڑھا رویہ ظاہر کرتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ سیال کی لزوجت بڑھتی جاتی ہے جیسے جیسے کتراو شرح بڑھتی ہے۔ ڈائیلیٹنٹ سیالوں کی کچھ مثالیں کارن اسٹارچ اور ریت ہیں۔

سیالوں کے اطلاقیات#

سیالوں کے روزمرہ کی زندگی میں بہت سے مختلف اطلاقیات ہیں۔ سیالوں کے سب سے عام اطلاقیات میں سے کچھ یہ ہیں:

• نقل و حمل: سیال نقل و حمل کے بہت سے اطلاقیات میں استعمال ہوتے ہیں، جیسے کاروں، ہوائی جہازوں اور کشتیوں میں۔
• بجلی کی پیداوار: سیال بجلی کی پیداوار کے بہت سے اطلاقیات میں استعمال ہوتے ہیں، جیسے ہائیڈرو الیکٹرک پاور پلانٹس اور نیوکلیئر پاور پلانٹس۔
• صنعتی عمل: سیال صنعتی عمل کے بہت سے اطلاقیات میں استعمال ہوتے ہیں، جیسے مینوفیکچرنگ، فوڈ پروسیسنگ اور کیمیکل پروسیسنگ۔
• طبی اطلاقیات: سیال طبی اطلاقیات کے بہت سے شعبوں میں استعمال ہوتے ہیں، جیسے خون کی منتقلی اور انٹراوینس تھراپی۔

سیال ہماری روزمرہ زندگی کا ایک لازمی حصہ ہیں۔ انہیں بہت سے مختلف اطلاقیات میں استعمال کیا جاتا ہے، نقل و حمل سے لے کر بجلی کی پیداوار تک اور طبی اطلاقیات تک۔ سیالوں کی مختلف اقسام اور ان کی خصوصیات کو سمجھ کر، ہم بہتر طور پر سمجھ سکتے ہیں کہ وہ کیسے کام کرتے ہیں اور انہیں مؤثر طریقے سے کیسے استعمال کیا جائے۔

لزوجت کی اقسام#

لزوجت سیال کی وہ خاصیت ہے جو اس کی متصل تہوں کے درمیان رشتہ دار حرکت کی مخالفت کرتی ہے۔ یہ سیال کی بہاؤ کے خلاف مزاحمت کی پیمائش ہے۔ لزوجت کی تین اہم اقسام ہیں:

1. متحرک لزوجت#

متحرک لزوجت، جسے مطلق لزوجت بھی کہا جاتا ہے، لزوجت کی سب سے عام قسم ہے۔ یہ کتراو قوتوں کے خلاف سیال کی مزاحمت کی پیمائش ہے۔ متحرک لزوجت کی ایس آئی اکائی پاسکل-سیکنڈ (Pa·s) ہے۔

متحرک لزوجت کو سیال کی “موٹائی” کے طور پر سوچا جا سکتا ہے۔ متحرک لزوجت جتنی زیادہ ہوگی، سیال اتنا ہی گاڑھا ہوگا۔ مثال کے طور پر، شہد کی متحرک لزوجت پانی سے زیادہ ہوتی ہے۔

2. حرکی لزوجت#

حرکی لزوجت کشش ثقل کے اثر میں بہاؤ کے خلاف سیال کی مزاحمت کی پیمائش ہے۔ اسے متحرک لزوجت اور کثافت کے تناسب کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ حرکی لزوجت کی ایس آئی اکائی مربع میٹر فی سیکنڈ (m²/s) ہے۔

حرکی لزوجت کو سیال کی “سیلانیت” کے طور پر سوچا جا سکتا ہے۔ حرکی لزوجت جتنی زیادہ ہوگی، سیال اتنا ہی کم سیال ہوگا۔ مثال کے طور پر، گڑ کی حرکی لزوجت پانی سے زیادہ ہوتی ہے۔

3. ظاہری لزوجت#

ظاہری لزوجت کسی سیال کی مؤثر لزوجت کی پیمائش ہے جو کسی پائپ یا چینل سے بہہ رہا ہے۔ اسے کتراو تناؤ اور کتراو شرح کے تناسب کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ ظاہری لزوجت کی ایس آئی اکائی پاسکل-سیکنڈ (Pa·s) ہے۔

آشوبی اور غیر نیوٹنی رویے کے اثرات کی وجہ سے ظاہری لزوجت متحرک لزوجت سے مختلف ہو سکتی ہے۔ آشوبی سیال کی بے ترتیب حرکت ہے، اور یہ ظاہری لزوجت کو متحرک لزوجت سے زیادہ کر سکتی ہے۔ غیر نیوٹنی سیال وہ سیال ہیں جن کی لزوجت کتراو شرح کے ساتھ بدلتی ہے، اور ان کی ظاہری لزوجت بھی متحرک لزوجت سے مختلف ہو سکتی ہے۔

لزوجت سیالوں کی ایک اہم خاصیت ہے جو ان کے بہاؤ کے رویے کو متاثر کرتی ہے۔ لزوجت کی تین اہم اقسام متحرک لزوجت، حرکی لزوجت اور ظاہری لزوجت ہیں۔ لزوجت کی ہر قسم کی اپنی منفرد تعریف اور اکائیاں ہیں، اور اسے مختلف سیالوں کے بہاؤ کے رویے کی خصوصیات بیان کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

بنگھم باڈیز کا تصور#

بنگھم باڈیز مواد کی ایک قسم ہے جو ٹھوس اور مائع جیسے دونوں رویے ظاہر کرتی ہے۔ ان کا نام یوجین بنگھم کے نام پر رکھا گیا ہے، جنہوں نے پہلی بار 1916 میں ان کا بیان کیا تھا۔ بنگھم باڈیز کو ایک پیداواری تناؤ کی خصوصیت ہوتی ہے، جو مواد پر لگائی جانے والی کم از کم تناؤ ہے تاکہ وہ بہہ سکے۔ پیداواری تناؤ سے کم پر، مواد ٹھوس کی طرح برتاؤ کرتا ہے، جبکہ پیداواری تناؤ سے زیادہ پر، یہ مائع کی طرح برتاؤ کرتا ہے۔

بنگھم باڈیز کی خصوصیات

بنگھم باڈیز کئی منفرد خصوصیات ظاہر کرتی ہیں، بشمول:

• پیداواری تناؤ: پیداواری تناؤ وہ کم از کم تناؤ ہے جو مواد پر لگایا جانا چاہیے تاکہ وہ بہہ سکے۔
• پلاسٹک لزوجت: پلاسٹک لزوجت مواد کی بہاؤ کے خلاف مزاحمت ہے جب وہ پیداواری تناؤ سے گزر چکا ہو۔
• بنگھم نمبر: بنگھم نمبر ایک بے بعد نمبر ہے جو پیداواری تناؤ اور پلاسٹک لزوجت کی نسبتی اہمیت کی خصوصیات بیان کرتا ہے۔

بنگھم باڈیز کے اطلاقیات

بنگھم باڈیز بہت سے مختلف اطلاقیات میں استعمال ہوتی ہیں، بشمول:

• ٹوتھ پیسٹ: ٹوتھ پیسٹ ایک بنگھم باڈی ہے۔ ٹوتھ پیسٹ کا پیداواری تناؤ اسے ٹیوب سے باہر بہنے سے روکتا ہے، جبکہ پلاسٹک لزوجت اسے دانتوں پر برابر پھیلانے کی اجازت دیتی ہے۔
• پینٹ: پینٹ ایک بنگھم باڈی ہے۔ پینٹ کا پیداواری تناؤ اسے برش سے ٹپکنے سے روکتا ہے، جبکہ پلاسٹک لزوجت اسے سطح پر برابر پھیلانے کی اجازت دیتی ہے۔
• کنکریٹ: کنکریٹ ایک بنگھم باڈی ہے۔ کنکریٹ کا پیداواری تناؤ اسے سانچے سے باہر بہنے سے روکتا ہے، جبکہ پلاسٹک لزوجت اسے پیچیدہ شکلوں میں ڈالنے کی اجازت دیتی ہے۔

خلاصہ

بنگھم باڈیز مواد کی ایک قسم ہے جو ٹھوس اور مائع جیسے دونوں رویے ظاہر کرتی ہے۔ انہیں ایک پیداواری تناؤ کی خصوصیت ہوتی ہے، جو مواد پر لگائی جانے والی کم از کم تناؤ ہے تاکہ وہ بہہ سکے۔ بنگھم باڈیز بہت سے مختلف اطلاقیات میں استعمال ہوتی ہیں، بشمول ٹوتھ پیسٹ، پینٹ اور کنکریٹ۔

نیوٹن کے قانون لزوجت کے اطلاقیات#

نیوٹن کا قانون لزوجت کہتا ہے کہ دو سیالی تہوں کے درمیان کتراو تناؤ ان کے درمیان رفتار کے میلان کے براہ راست متناسب ہوتا ہے۔ اس قانون کو بہت سے مختلف سیالوں کے رویے کو بیان کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، سادہ مائعات جیسے پانی سے لے کر پیچیدہ سیال جیسے خون اور پگھلے ہوئے پولیمرز تک۔

نیوٹن کے قانون لزوجت کے کچھ اطلاقیات میں شامل ہیں:#

• چکناہٹ: لزوجت کا قانون یہ سمجھنے کے لیے ضروری ہے کہ چکنا مادے کیسے کام کرتے ہیں۔ چکنا مادے دو سطحوں کے درمیان رگڑ کو کم کرتے ہیں ان کے درمیان سیال کی ایک پتلی تہہ بنا کر۔ چکنا مادے کی لزوجت یہ طے کرتی ہے کہ رگڑ کو کم کرنے میں یہ کتنا مؤثر ہے۔
• ہائیڈرولکس: لزوجت کا قانون ہائیڈرولکس میں بھی استعمال ہوتا ہے، جو حرکت میں سیالوں کے رویے کا مطالعہ ہے۔ ہائیڈرولک سسٹم پمپوں کا استعمال کرتے ہوئے سیالوں کو پائپوں اور سلنڈروں کے ذریعے حرکت دیتے ہیں تاکہ مشینری کو طاقت فراہم کی جا سکے۔ سیال کی لزوجت ہائیڈرولک سسٹم کی کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔
• خون کا بہاؤ: لزوجت کا قانون یہ سمجھنے کے لیے اہم ہے کہ جسم میں خون کیسے بہتا ہے۔ خون ایک غیر نیوٹنی سیال ہے، جس کا مطلب ہے کہ اس کی لزوجت کتراو شرح کے ساتھ بدلتی ہے۔ خون کی لزوجت شریانوں اور وریدوں میں خون کے بہاؤ کو متاثر کرتی ہے، اور اسے طبی حالات جیسے خون کی کمی اور دل کی بیماری کی تشخیص کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
• پولیمر پروسیسنگ: لزوجت کا قانون پولیمرز کی پروسیسنگ میں استعمال ہوتا ہے، جو لمبے، زنجیر نما مالیکیول ہیں۔ پولیمر پگھلنے کی لزوجت اس بات کو متاثر کرتی ہے کہ یہ پروسیسنگ سامان سے کیسے بہتا ہے، اور اسے حتمی مصنوعات کی خصوصیات کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔
• خوراک کی پروسیسنگ: لزوجت کا قانون فوڈ پروسیسنگ انڈسٹری میں بھی استعمال ہوتا ہے۔ خوراک کی مصنوعات کی لزوجت ان کی ساخت، ظاہری شکل اور ذائقے کو متاثر کرتی ہے۔ خوراک کی مصنوعات کی لزوجت کو گاڑھا کرنے والے یا پتلا کرنے والے مادے شامل کر کے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔

خلاصہ#

نیوٹن کا قانون لزوجت سیالی میکانیات کا ایک بنیادی اصول ہے جس کے انجینئرنگ، سائنس اور روزمرہ کی زندگی میں بہت سے اطلاقیات ہیں۔ سیالوں کے رویے کو سمجھ کر، ہم ایسے نظام ڈیزائن اور تعمیر کر سکتے ہیں جو سیالوں کو مؤثر طریقے سے استعمال کرتے ہیں۔

نیوٹن کے قانون لزوجت سے متعلق عمومی سوالات#

1. نیوٹن کا قانون لزوجت کیا ہے؟

نیوٹن کا قانون لزوجت کہتا ہے کہ دو سیالی تہوں کے درمیان کتراو تناؤ ان کے درمیان رفتار کے میلان کے براہ راست متناسب ہوتا ہے۔ سادہ الفاظ میں، سیال جتنا زیادہ لزج ہوگا، بہاؤ کے خلاف اس کی مزاحمت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔

2. نیوٹن کے قانون لزوجت کا مساوات کیا ہے؟

نیوٹن کے قانون لزوجت کا مساوات ہے:

$$ τ = η * (du/dy) $$

جہاں:

• τ کتراو تناؤ (فی اکائی رقبہ قوت) ہے
• η متحرک لزوجت (Pa·s) ہے
• du/dy رفتار کا میلان (m/s) ہے

3. لزوجت کی اکائیاں کیا ہیں؟

لزوجت کی ایس آئی اکائی پاسکل-سیکنڈ (Pa·s) ہے۔ دیگر عام اکائیاں پوائز (P) اور سینٹی پوائز (cP) ہیں۔

4. لزج سیالوں کی کچھ مثالیں کیا ہیں؟

لزج سیالوں کی کچھ مثالیں شامل ہیں:

• شہد
• گڑ
• تیل
• گریس
• شیمپو
• خون

5. غیر لزج سیالوں کی کچھ مثالیں کیا ہیں؟

غیر لزج سیالوں کی کچھ مثالیں شامل ہیں:

• پانی
• الکحل
• پٹرول
• ہوا
• ہیلیم

6. لزوجت کو کون سے عوامل متاثر کرتے ہیں؟

سیال کی لزوجت کئی عوامل سے متاثر ہوتی ہے، بشمول:

• درجہ حرارت: درجہ حرارت بڑھنے کے ساتھ لزوجت کم ہوتی جاتی ہے۔
• دباؤ: دباؤ بڑھنے کے ساتھ لزوجت بڑھتی جاتی ہے۔
• مالیکیولر وزن: مالیکیولر وزن بڑھنے کے ساتھ لزوجت بڑھتی جاتی ہے۔
• مالیکیولر ساخت: مالیکیولر ساخت جتنی زیادہ پیچیدہ ہوگی، لزوجت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔

7. نیوٹن کے قانون لزوجت کے کچھ اطلاقیات کیا ہیں؟

نیوٹن کے قانون لزوجت کے انجینئرنگ اور سائنس میں بہت سے اطلاقیات ہیں، بشمول:

• سیالی نظاموں کا ڈیزائن
• چکناہٹ
• بہاؤ کی پیمائش
• ریالوجی
• پولیمر سائنس

8. آئزک نیوٹن کون تھے؟

آئزک نیوٹن ایک انگریز ریاضی دان اور طبیعیات دان تھے جنہیں عام طور پر تمام زمانوں کے سب سے بااثر سائنسدانوں میں سے ایک سمجھا جاتا ہے۔ انہوں نے حرکت اور عالمی کشش ثقل کے قوانین وضع کیے، اور بصریات، ریاضی اور دیگر شعبوں میں اہم شراکتیں کیں۔