技術用語集 ニュートンの粘性法則

【ニュートンの粘性法則】

水、サラダ油、はちみつなど、液体の内部でスプーンなどの物を動かそうとすると抵抗が感じられます。これは液体を構成する分子同士がたがいに引き合っていて、形を変えようとする動きに抵抗するからです。動きに対して抵抗しようとする性質を粘性、抵抗の度合いを数値で表したものを粘度、または粘性係数といいます。

図のように間隔hをあけて置かれた平行平板の間に粘性のある物質を入れ、下の板を固定して上の板を速度Uで動かすと、粘性のある物質はこの動きに抵抗します。
単位面積当たりに粘性物質と板の間に働く力をτとすると、適当な定数μ（またはη）を取ると

τ＝μ×U／h

となります。ここで物質に特有な定数μ（またはη）を粘度、粘性定数と呼びます。
抵抗する力が速度Uに比例し、平板間距離hの逆数に比例するという関係を「ニュートンの粘性法則」といい、この法則に従う流体のことを「ニュートン流体」といいます。上の図では、上の板が速度Uで動き、下の板が固定されているため、U／hは速度勾配になります。
空気や水などはニュートン流体の一種ですが、たとえば粒子が分散した液体などではこの法則から外れてくるものも多く、それらを総称して非ニュートン流体と呼びます。非ニュートン流体では速度によって粘性係数が変化します。