что это, примеры, как сделать в домашних условиях
Чтобы насладиться чудесами неньютоновских жидкостей, мы поставили классический опыт с вибрирующим динамиком, чего и вам желаем: ведь для этого нужны лишь пара упаковок крахмала и обычный сабвуфер.
Сергей Апресов
История неньютоновской жидкости
Еще в 1686 году Исаак Ньютон обратил внимание, что в жидкостях при движении одного слоя относительно другого величина касательного напряжения пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Поэтому жидкости, которое подчиняются этому закону, например, воду или бензин, называют ньютоновскими жидкостями.
В противовес этим жидкостям выступают неньютоновские. Они не обладают большой подвижностью и имеют касательные напряжения в состоянии покоя.
Что такое неньютоновская жидкость?
Неньютоновская жидкость – это такая жидкость, у которой скорость течения пропорциональна касательному напряжению, где вязкость является коэффициентом пропорциональности.
Степень вязкости изменяется в зависимости от того, насколько быстро происходят сдвиги слоев жидкости, пройденного времени и приложенных усилий. В отличие от воды или бензина, неньютоновская жидкость на плоских вертикальных поверхностях способна находиться в неподвижном состоянии благодаря возникновению порогового напряжения сдвига.
Какими бывают неньютоновские жидкости?
Вязкопластичные
Такие неньютоновские жидкости под воздействием даже слабого внешнего усилия ведут себя как твердые, но при превышении порога сопротивления они текут как обыкновенные жидкости.
Псевдопластичные
Эти жидкости отличаются от предыдущих тем, что не умеют ощущать предел текучести. Они больше похожи на ньютоновские, потому что при малейшем значении сдвига начинают становиться текучими – чем больше скорость сдвига, тем меньше вязкость этих жидкостей. Из примеров псевдопластичных жидкостей – концентрированные растворы и расплавы многих полимеров с длинными цепями.
Дилатантные
Дилатантные чем-то похожи на псевдопластичные. Для них тоже неощутим предел текучести. Однако есть и важное отличие – у дилатантных жидкостей вязкость наоборот становится больше, когда скорость сдвига растет.
Дилатантный эффект можно наглядно проследить в крахмальном клейстере – там, когда скорость сдвига низкая, слои работают друг для друга как смазки и легко перетекают. Стать более вязкими такие жидкости могут при увеличении трения, когда на скорости жидкая фаза не может успеть заполнить пустоту между частичками.
Рецепт неньютоновской жидкости: 200 г крахмала на стакан холодной воды
Когда соседние слои частиц (молекул) в жидкости движутся относительно друг друга, они соударяются, благодаря чему скорости в различных слоях выравниваются, а энергия любого внешнего воздействия переносится в пространстве. В таких случаях говорят о силах внутреннего трения, или о вязком трении. Зависимость между вязким трением и скоростью относительного движения слоев называют динамической вязкостью. В большинстве знакомых нам жидкостей вязкость мало зависит от характера внешнего воздействия. Их движение описывается законами Ньютона, а сами жидкости называются ньютоновскими.
Однако существуют и неньютоновские жидкости, вязкость которых в значительной мере определяется характером внешнего воздействия. Попробуйте размешать в воде некоторое количество крахмала. «Попробуйте» здесь — весьма важное слово. По привычке вкладывая в этот процесс много сил, вы вскоре почувствуете, что ложка застревает в суспензии, как в застывшем цементе. Не сдавайтесь и не разбавляйте вещество дополнительной порцией воды. Просто сбавьте скорость, и вы вдруг обнаружите, что ложка свободно проходит сквозь суспензию, как сквозь воду. Попробуйте ударить по жидкости кулаком и резко отдернуть руку — кожа даже не намокнет. А если намешать целую ванну такой массы, на ней можно будет танцевать. Но стоит на секунду замедлить танец — и вы пойдете ко дну. Так-то!
Чтобы поставить опыт с динамиком, в качестве генератора низкой частоты (наш выбор — 30 Гц) мы использовали мобильный телефон на Android с соответствующим приложением.
Если хотите сберечь динамик, накройте его пищевой пленкой — на результат опыта это никак не повлияет.
Где применяются неньютоновские жидкости?
В военном производстве
Благодаря своим свойствам неньютоновские жидкости нашли свое применение в военном производстве. Так, в США выпускали более легкие бронежилеты из материала d3o, который состоит из дилатантных неньютоновских жидкостей. Суть в том, что бронежилеты сделанные из этого материала имеют универсальную упругость – если нажимать на них несильно, они будут эластичными, но при резком контакте, например, таком как встреча с пулей, они становятся очень твердыми.
В автомобильной промышленности
Неньютоновские жидкости входят в основу моторных масел. Когда количество оборотов двигателя увеличивается, такие масла позволяют уменьшить трение в двигателе. Кроме того, неньютоновские жидкости применяются для амортизации некоторых элементов транспорта и как рабочие жидкости гидравлических систем.
В пожаротушении
Еще в середине прошлого века пожарные стали добавлять в жидкость из брандспойта добавки в виде неньютоновских жидкостей. Такое решение позволяло увеличить длину струи в полтора раза.
В мореплавании
Чтобы увеличить скорость судна, мореплаватели стали впрыскивать в воду у носовой части небольшое количество растворов из неньютоновской жидкости.
В косметологии
Любой косметический продукт продержится на коже дольше, если его консистенция вязкая. В массовом производстве косметики неньютоновские жидкости используют как модификаторы вязкости. Особенно сильная вязкость у уходовых кремов или мазей, за счет этого свойства они дольше держатся на коже, тем самым увлажняя ее.
В кулинарии
Неньютоновские жидкости позволяют улучшить внешний вид блюд и сделать их более аппетитными.
С помощью таких добавок можно красиво оформить еду или доработать ее форму. Ингредиенты, содержащие неньютоновские жидкости, – это, например, майонез, соусы, маргарин, масло, йогурт, мед.
В медицине
В медицине знание того, как работают неньютоновские жидкости помогает определять и контролировать вязкость крови. Так, слишком густая кровь может помешать доступу кислорода в органы. Кроме того, в медицине чаще всего используются именно мази, потому что они дольше держатся на коже и способствуют ее регенерации.
Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях без крахмала и с крахмалом
Пасмурная осенняя погода – не повод скучать у окошка или за очередной игрой на ноутбуке. Самое время удивить своих родных домашними экспериментами, один из которых – создание неньютоновской жидкости. В статье мы расскажем об одном из экспериментов занимательной физики.
Содержание:
- Что такое неньютоновская жидкость
- Как сделать неньютоновскую жидкость
- Рецепт с крахмалом
- Рецепт с клеем ПВА
- «Вкусный» рецепт неньютоновской жидкости
- Неньютоновская жидкость в природе и в быту
- Что такое ньютоновская жидкость
- Видео
Что такое неньютоновская жидкость
Неньютоновская жидкость названа в честь знаменитого английского физика Исаака Ньютона.
Этот первооткрыватель закона всемирного тяготения известен не только своей любовью к яблокам. Однажды, плавая на лодочке по реке, он заметил, что весла странно себя ведут. Чем с большей силой он греб веслами, тем большее сопротивление оказывала вода. Если же он весла отпускал, греб медленно, то и вода по ним проходила легко.
Так, Исаак Ньютон сформулировал еще один закон физики: «Вязкость жидкости пропорциональна воздействию на нее». Если по воде шлепнуть рукой, то сопротивление воды будет ощутимо. Если же руку просто опустить в воду, то вода практически не сопротивляется.
Но не все жидкости подчиняются этому закону. Некоторые жидкие субстанции, например, слизь, ведут себя так, будто им закон Ньютона не писан. Их и назвали неньютоновскими.
Как сделать неньютоновскую жидкость
Самый простой и незамысловатый способ изготовления – воспользоваться помощью крахмала.
Рецепт с крахмалом
Для этого нам понадобятся:
- крахмал – 2 части;
- вода – 1 часть;
- емкость для смешивания.
В крахмал медленно (главное условие!) добавляем воду комнатной температуры и тщательно размешиваем. По консистенции полученный материал должен напоминать кисель. Чтобы сделать субстанцию цветной, можно добавить пищевой краситель.
Такая неньютоновская жидкость удивит своими свойствами не только детей, но и взрослых.
Вот какие эксперименты можно с ней провести:
- Если положить ладонь на дно чашки с массой, а потом резко вынуть, то велика вероятность, что тарелка поднимется вместе с рукой.
- Если провести по поверхности субстанции руками, она соберется в комочки.
- Если в нее поместить ладонь и резко сжать пальцы, то между пальцами образуется твердая прослойка.
- Из субстанции при быстром взаимодействии можно скатать колобок или трубочку.
- Если переливать вещество из чашки в чашку, то можно заметить, как сверху она льется будто вода, а снизу застывает, будто тесто.
Если крахмала среди домашних припасов нет, можно поэкспериментировать и без него.
Рецепт с клеем ПВА
Для этого рецепта понадобятся следующие ингредиенты:
- три четверти стакана воды и еще половина стакана воды;
- один стакан клея ПВА;
- две столовых ложки буры.
В одной емкости тщательно смешиваем клей ПВА и три четверти стакана воды. В другой емкости смешиваем 2 столовых ложки буры и половину стакана воды. Перемешать до полного растворения буры. Затем соединяем обе жидкости в одну, при необходимости добавляем цветной краситель и снова все тщательно перемешиваем. Полученную субстанцию можно положить в пакет и оставить храниться в холодильнике, а при необходимости снова достать для игр.
«Вкусный» рецепт неньютоновской жидкости
Этому рецепту особенно порадуются детки-сладкоежки.
Банку сгущенки выливаем в кастрюльку и ставим на небольшой огонь на плиту. Добавляем столовую ложку крахмала, помешиваем и варим, пока жидкость не загустеет. В полученную субстанцию также для красоты можно добавить пищевой краситель.
После того как масса станет однородной и загустеет, необходимо снять ее с плиты и поставить остужаться. Когда дети вдоволь наиграются с тем, что получилось, сладкое вещество с удивительными свойствами можно будет съесть.
Неньютоновская жидкость в природе и в быту
Самым известным воплощением неньютоновской жидкости в природе являются зыбучие пески. Из-за необычной формы песчинок они обладают свойствами как твердых, так и жидких материй. Поток воды, циркулирующий под зыбучими песками, делает песок рыхлым. Когда человек наступает на него, песчинки перераспределяются, и его начинает засасывать. Чем сильнее человек сопротивляется, тем с большей скоростью он погружается в песок. Единственный способ выбраться – двигаться максимально медленно и плавно. Аналогичными свойствами обладает и болотная трясина, которая погубила немало людей, не знавших о свойствах неньютоновской жидкости.
Самым интересным применением неньютоновской жидкости в быту стала игрушка «Лизун», которая была произведена впервые в 1976 году.
Из-за своих удивительных свойств она моментально приобрела необыкновенную популярность. Эластичность, текучесть, способность бесконечно трансформироваться сделали «Лизуна» одним из самых желанных приобретений для детей того времени. Игрушка пользуется спросом и сегодня.
Также неньютоновскую жидкость научились применять в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Свойствами данной субстанции обладают сточные грязи, жидкое мыло, зубная паста.
Что такое ньютоновская жидкость
Ньютоновская жидкость – это текучее вещество, которое, в отличие от своего антагониста, подчиняется закону о вязкости Исаака Ньютона. Каких-то особых рецептов изготовления она не требует. Подобных субстанций вокруг нас множество – вода, растительное масло, молоко, сок. С какой бы силой на них ни воздействовали, перемешивают ли или переливают их, они все равно сохраняют свои жидкие свойства. Такая жидкость не застывает, если ее переливать из кружки в кружку, и не собирается в комочки, если по ней провести рукой.
Видео
Посмотрите, как в домашних условиях сделать неньютоновскую жидкость своими руками.
Кукурузный крахмал Неньютоновская жидкость — Маленькие урны для маленьких ручек
Эта научная деятельность с водой и кукурузным крахмалом — идеальная кухонная научная деятельность, которую может организовать каждый, а также отличный научный эксперимент для осязания. Попробуйте это научное занятие, к которому можно прикоснуться! Это простое научное задание с кукурузным крахмалом идеально подходит для изучения неньютоновских жидкостей. Изучите свое осязание с помощью двух простых ингредиентов, которые есть почти на каждой кухне, и попутно узнайте немного о неньютоновских жидкостях. Один из наших любимых классических простых научных экспериментов, который должен попробовать каждый!
НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПО КУКУРУЗНОМУ КРАХМУ И НЕНЬЮТОНОВСКИЕ ЖИДКОСТИ
Эта научная деятельность по кукурузному крахмалу обычно упоминается как oobleck, волшебная грязь и липкая жижа! Мы наслаждаемся этой классической научной демонстрацией уже несколько лет.
Эта особая активность неньютоновских жидкостей также была названа ублеком в честь книги доктора Сьюза «Варфоломей и Ублек».
КАК СДЕЛАТЬ ОБЛЕК
Простые ингредиенты для приготовления неньютоновских жидкостей: кукурузный крахмал и вода!
В миске смешайте одну 2-фунтовую коробку кукурузного крахмала {находится в отделе для выпечки в продуктовом магазине} и 2 стакана воды.
СОВЕТ: Смешивать вручную намного проще. Это грязно и медленно. Возможно, вам придется добавить еще 1/2 стакана воды, но добавляйте понемногу воды за раз.
КОНСИСТЕНТНОСТЬ: Ваша смесь не должна быть густой или водянистой. Оно должно быть густым, но в то же время рыхлым. Вы должны быть в состоянии взять кусок и наблюдать, как он течет обратно в контейнер. Это прекрасный пример неньютоновских жидкостей.
Что такое неньютоновские жидкости? Являются ли они жидкими или твердыми, или немного того и другого? Неньютоновские жидкости ведут себя как твердое тело и как жидкость.
Вы можете подобрать неньютоновские жидкости как твердое тело, но тогда они начнут течь, как жидкость. Он также примет форму любого контейнера, в который его поместят, вместо того, чтобы оставаться твердым. Внизу он сформировал его в шар в руках.
ВАМ ТАКЖЕ ПОНРАВИТСЯ: Исследование состояний материи
Потрясающие занятия по изучению кукурузного крахмала и воды!
Так же, как и жидкость, эта неньютоновская жидкость течет обратно в контейнер. Жидкость растекается и/или принимает форму сосуда, в который ее наливают. Твердое тело нет. Вы можете легко продемонстрировать это, показав своим детям деревянный брусок в чашке и воду в чашке! Не блок принимает форму сосуда, а вода.
Однако, в отличие от воды, неньютоновские жидкости имеют большую вязкость или плотность, подумайте, дорогая! Мед и вода являются жидкостями, но мед гуще или более вязкий, чем вода. Меду требуется больше времени, чтобы течь, но, в конце концов, он все еще остается жидким.
То же самое с активностью неньютоновских жидкостей кукурузного крахмала.
ВАМ ТАКЖЕ ПОНРАВЯТСЯ: Классические научные эксперименты для детей
Попав в контейнер, ублек кажется твердым. Если надавить на него, он станет твердым на ощупь. Придется потрудиться, чтобы протолкнуть палец до конца. Вы также можете получить массу удовольствия, похоронив человечков LEGO в своем рецепте гупа.
ВАМ ТАКЖЕ ПОНРАВИТСЯ: Легкая пищевая сода Научные занятия
Помимо того, что неньютоновские жидкости являются прекрасным научным уроком, они также являются отличной тактильной сенсорной игрой для детей.
СОВЕТ ПО ОЧИСТКЕ: Несмотря на то, что он грязный, он легко моется. Рекомендуется выбросить большую часть смеси в мусорное ведро вместо того, чтобы смывать ее в канализацию.
Эта научная деятельность по кукурузному крахмалу также немного похожа на зыбучие пески. Действуя как жидкость и твердое тело, кажется, что зыбучие пески просто засосут вас.
С большей силой и движением вы можете похоронить человека LEGO. Вот что бывает, когда люди или животные попадают в зыбучие пески. Их быстрые, резкие движения усугубляют ситуацию. Осторожно и медленно обходите своего человечка LEGO, чтобы безопасно вытащить его.
YOU MIGHT ALSO LIKE: LEGO Minifigure Icy Excavation
More Fun Oobleck Recipe Ideas
- Peppermint Oobleck
- Pumpkin Oobleck
- Cranberry Oobleck
- Apple Sauce Oobleck
- Winter Snow Oobleck
- Candy Hearts Oobleck
- Halloween Oobleck
- Охота за сокровищами Ублек
Рецепт приготовления ублека — неньютоновская жидкость
Узнайте, как приготовить ублек, используя этот простой рецепт. Этот пост включает рецепт неньютоновской жидкости, который является одним из самых крутых научных экспериментов для детей. Это упражнение в неньютоновских жидкостях, но также очень весело хлюпать и играть с ними. Если вы ищете совершенно крутую 9Рецепт 0003 Oobleck для детей всех возрастов (включая тех, кто в душе), вам понравится!
Раздавите ублек, и он превратится в твердый шар в ваших руках.
Но отпустите руку, и ублек вытечет, как слизь!
На этот раз мы сделали наш рецепт неньютоновской жидкости еще более увлекательным, сделав его ярким и используя посуду, позволяющую оживить эксперимент!
Сделай дикий ублек с цветами, которые мы сделали: желтым, оранжевым, синим и розовым, или выбери свои любимые цвета и попробуй!
Только будьте осторожны, если вы добавите слишком много красок сразу, можно получить коричневую слизь.
Как сделать ублек
Изготовление ублека — одно из наших любимых научных занятий. Он похож на слизь в том, что это забавный сенсорный опыт, но еще более забавный, потому что он имеет свойства жидкости и твердого тела. С неньютоновскими жидкостями очень весело играть, и эта версия настолько красочна, что вы не можете не любить ее!
Мы делаем это и играем с ним в любое время года, и это всегда очень весело. Это отличное сенсорное занятие для детей, которые никогда не стареют.
Хотя это может быть немного грязно (ну ладно, может быть, много.
..), оно того стоит каждый раз. Дети играют с ним часами и всегда получают массу удовольствия.
Ублек – это твердое вещество или жидкость?
Вот что делает рецепт неньютоновской жидкости Ублека таким классным! На самом деле это сочетание твердого и жидкого состояния, и это только часть забавной привлекательности!
Что такое неньютоновская жидкость?
Если вы поклонник науки, вы, вероятно, слышали о неньютоновской жидкости. Неньютоновская жидкость — это та, которая не подчиняется законам и правилам ньютоновской вязкости. На самом деле это означает, что он меняет форму и структуру, становясь либо жидкостью, либо твердым телом.
Рецепт Oobleck
Обратите внимание, что в этом посте могут быть использованы партнерские ссылки. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашей политикой раскрытия информации для получения дополнительной информации.
Ингредиенты рецепта ублека:
- Кукурузный крахмал
- Вода
- Гелевый пищевой краситель
- Большой поднос
- Дуршлаги для игр У меня есть и они мне нравятся (или используйте корзинку для клубники, которая, возможно, уже есть у вас под рукой).
- Вилка
- Ложка
- Проволочный венчик, который, возможно, уже есть у вас дома (дополнительно)
- 4 чаши для смешивания
Для этого занятия вам понадобятся 4 миски.
В каждую миску добавьте:
- 1 стакан кукурузного крахмала
- Капелька пищевого красителя
- Вода
Добавьте столько воды, чтобы кукурузный крахмал перемешался, но не настолько, чтобы он стал жидким. Если у вас возникли проблемы с перемешиванием, но после того, как вы уберете вилку, он снова сочится, это идеальная консистенция. В этой части нужно немного поэкспериментировать, чтобы все получилось правильно. Добавьте свой ублек в трей и играйте!
Вы можете посмотреть это видео, чтобы узнать больше о том, как приготовить ублек:
Я не всегда использую пищевой краситель при приготовлении ублека.
Вы можете проверить мой пост о том, как сделать гуп из кукурузного крахмала и воды, чтобы увидеть, как это выглядит.
Кто знал, что смешивать кукурузный крахмал и воду (и некоторые другие ингредиенты!) может быть так весело! Если вы ищете другие способы включения oobleck, проверьте
Посмотрите, что происходит, когда вы кладете ублек на разные предметы, такие как вилки, ложки, шумовки, дуршлаги и все, что у вас есть.
Использование различных предметов покажет вашим детям, как они перемещаются от предмета к предмету. Используйте это как возможность поговорить о том, как объекты могут легко формироваться и изменять форму, когда им это нужно. Думайте об этом как об эксперименте с ублеком и говорите о разных и разных результатах.
Вы даже можете попросить своих детей записать свои гипотезы и то, что, по их мнению, произойдет, а затем сравнить свои записи, чтобы посмотреть, что происходит на самом деле. Этот научный эксперимент позволяет вам рассмотреть множество забавных идей и посмотреть, какие из них верны.