0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Неньютоновская жидкость

Неньютоновская жидкость

  • Главная
  • Список секций
  • Физика
  • Неньютоновская жидкость. Что это?

Неньютоновская жидкость. Что это?

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Жидкость окружает нас повсюду. Люди состоят в основном из воды. Мы сталкиваемся с использованием жидкости всегда и везде: пьём, умываемся, купаемся… Как мы представляем себе жидкость? Какими свойствами должна она обладать? Наверное, должна литься, растекаться, принимать форму того сосуда, в который её залили. Казалось, мы знаем о жидкости всё. Но, как оказалось, не всё мы знаем о ней. Ни все жидкости такие, какими мы привыкли их видеть. Однажды я увидел в интернете видеофильм о том, как проводят опыты с необычной жидкостью. Что это? Почему она не похожа на воду, молоко, бензин? Мне это показалось увлекательным и восхитительным! Так как фильм был коротким, из него я узнал совсем мало. Поэтому решил поподробнее узнать, что это за жидкость, и из чего ее изготавливают.

Цель исследования: узнать, что такое неньютоновская жидкость, какими необычными свойствами она обладает, и где ее применяют.

1)изучить литературу по теме исследования;

2)узнать области применения;

2)создать неньютоновскую жидкость;

3)провести эксперименты, демонстрирующие свойства неньютоновской жидкости в домашних условиях;

Объект исследования: неньютоновская жидкость.

Предмет исследования: свойства неньютоновской жидкости.

Гипотеза: предположим, что данная жидкость по своим свойствам отличается от привычного нам понятия жидкости.

1.1 Что такое неньютоновская жидкость?

Жидкость в окружающем нас мире встречается повсеместно. Свойства жидкостей знакомы каждому, и любой человек, взаимодействующий с ними в той или иной степени, может предугадать, как поведет себя какая-либо жидкость в конкретной ситуации. Жидкости, свойства которых мы привыкли наблюдать в ежедневном использовании, подчиняются закону Ньютона, называются ньютоновскими. Ньютоновская жидкость названа в честь Исаака Ньютона, который открыл закон вязкого трения для жидкостей.

Исаак Ньютон (1643-1727) — английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики. Один из основоположников современной физики, сформулировал основные законы механики и был создателем единой физической программы описания всех физических явлений на базе механики, открыл закон всемирного тяготения, объяснил движение планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, а также приливы в океанах. Ньютоновская жидкость, вязкая жидкость, подчиняющаяся при своём течении закону вязкого трения Ньютона. Еще в конце XVII века великий физик обратил внимание, что грести веслами быстро гораздо тяжелее нежели, если делать это медленно. И тогда он сформулировал закон, согласно которому вязкость жидкости увеличивается пропорционально силе воздействия на нее. Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них физической силой, причем не только механическим воздействием, но даже и звуковыми волнами. Чем сильнее воздействие на обычную жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму. Если воздействовать на Неньютоновскую жидкость механическими усилиями, мы получим совершенно другой эффект — жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, связь между молекулами жидкости будет усиливаться с увеличением силы воздействия на нее. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшении скорости тока жидкости. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры. Соответственно, неньютоновская жидкость – это жидкость, на которую не действуют законы Ньютона.( Приложение 1)

Области применения неньютоновских жидкостей.

Неньютоновские жидкости с каждым годом все больше завоевывают наш мир. Ученым нравится этот материал, и они с завидным постоянством радуют нас новыми интересными идеями применения неньютоновских жидкостей.

Рассмотрим несколько вариантов использования и применения неньютоновских жидкости в мире в настоящее время:

«Жидкая сумка» . Для того чтобы защитить авиапассажиров, международная команда ученых разработала специальную сумку-чехол, которая способна подавить взрыв в багажном отсеке самолета. (Приложение 2)

Чтобы косметика держалась на коже, ее делают вязкой, будь это жидкий тональный крем, блеск для губ, подводка для глаз, тушь для ресниц, лосьоны, или лак для ногтей. Вязкость для каждого изделия подбирается индивидуально, в зависимости от того, для какой цели оно предназначено. (Приложение 3)

Самая первая игрушка-лизун или слайм (slime) была сделана компанией Mattel в 1976 году. Игрушка-Лизун заслужила популярность благодаря своим забавным свойствам – одновременно текучести, эластичности и возможности постоянно трансформироваться. Обладающая свойствами неньютоновской жидкости, игрушка-лизун быстро стала безумно популярной у детей и взрослых. Лизуна можно было купить не везде, но забавную игрушку скоро научились делать в домашних условиях. (Приложение 4)

В автомобильной промышленности:

Неньютоновские жидкости используются в автомобильной промышленности: моторные масла синтетического производства на основе неньютоновской жидкости обладают отчетливо выраженными преимуществами, в частности они создают защитную пленку смазочного материала, которая никогда не стекает с рабочих поверхностей двигателя. Мы развели неньютоновскую жидкость в таз, и нам удалось побегать на неньютоновской жидкости. (Приложение 5)

Читать еще:  Реставрация старого платяного шкафа

2.1 Изготовление неньютоновской жидкости.

Мы сами легко можем сделать вариант неньютоновской жидкости, которая называется «ооблек» («oobleck ) Рецепт ее прост.

Приготовление крахмального раствора

Цель: получить неньютоновскую жидкость.

Для приготовления нам нужны крахмал (картофельный, кукурузный) и вода. В глубокую миску высыпали крахмал и добавили воду. Пропорция зависит от качества крахмала и обычно составляет от 1:1 до 1:3 в пользу воды. В результате смешивания получили нечто типа киселя, обладающего интересными свойствами. (Приложение 6)

Нечто необычное мы заметили, как только стали смешивать крахмал и воду. По виду это был кисель или тесто для блинов. Но размешать её было непросто. Казалось, что не сможем растворить крахмал. Оказывается, он и не растворится. Поэтому у нашей жидкости свойства интересные.

Попробуем изучить свойства жидкости.

2.2. Изучение физических свойств вязкой массы — неньютоновской жидкости.

Проведём несколько опытов и посмотрим, как неньютоновская жидкость будет себя вести при различном воздействии на неё.

Я опустил руку в жидкую массу и резко попробовал сжать пальцы внутри нее. Также можно резко попробовать вытащить руку из нее. Главное все это делать быстро. В ходе проведения опыта можно заметить, что при резком воздействии на неньютоновскую жидкость она моментально крепчает. (Приложение 7)

Вывод: таким образом, резко сжать внутри нее пальцы не получится, и резко вынуть руку тоже, несмотря на то, что при медленном погружении в нее руки мы чувствовали обыкновенную жидкость.

При медленном погружении сжатого кулака в неньютоновскую жидкость, она проявляет свойства обычной жидкости и не оказывает сопротивления. Но если по ней резко ударить, то она мгновенно превратится в более плотное вещество, и, пробить ее не получится. (Приложение 8)

Вывод: при быстром и резком взаимодействии она становится похожей на твердое тело, а при медленном воздействии становится жидкостью.

Мы попробовали скатать из данной жидкости шарик. Надо быстро потереть её в ладонях. Из-за трения образовывался небольшой твёрдый шарик, (Приложение 9) но когда прекращаешь воздействовать на нее, шарик моментально растекается в руках. (Приложение 10)

Вывод: при воздействии на жидкость, она твердеет, при прекращении воздействия – растекается.

Мы попробовали перелить жидкость из одного сосуда в другой.

При переливании неньютоновской жидкости из одного сосуда в другой, мы увидели, что она вновь проявляет как свойства твердого вещества, так и жидкого. При вытекании жидкости из одного сосуда, как и в момент своего падения, она остается жидкой, но при взаимодействии с поверхностью другого сосуда, или любой другой твердой поверхностью она на секунды столкновения становится твердой, и вновь растекается.

Вывод: при падении жидкость проявляет свойства жидких тел, пр соприкосновении с твёрдой поверхностью – твёрдых тел.

Взяли яйцо, положили его в пакет с водой, бросили с высоты данный пакет в ведро. Яйцо при ударе разбилось. Взяли другое яйцо и положили его в пакет с неньютоновской жидкостью. Точно так же бросили с высоты в ведро, но яйцо не разбилось. (Приложение 11)

Вывод: при ударе о ведро жидкость повела себя как твердое тело.

Мы пробовали забить гвоздь в брусок в сосуде с водой. Это нам не удалось, так как вода разбрызгивалась, брусок тонул и снова всплывал. Зато в брусок, который находился в неньютоновской жидкости, мы легко забили гвоздь. Так как жидкость принимала свойства твердого тела.

Вывод: при воздействии на жидкость, она принимает свойства твёрдого тела.

Приготовив большое количество жидкости, я попробовал по ней побегать. Интересно, что пока я перебирал ногами, оставался на поверхности. Как только останавливался, погружался в жидкость.

Вывод: жидкость твёрдая, пока на неё воздействует сила.

Обычная ньютоновская жидкость всегда проявляет свойства жидкости, какие бы силы к ней не прикладывали. Вода — типичный пример – не становится плотной, вязкой.

Неньютоновские же жидкости ведут себя по-другому, то, как она будет себя вести, зависит от характера воздействия на неё.

В ходе исследования мы провели опыты, показывающие занимательные свойства жидкости. Мы показали, что частицы крахмала набухают в воде и формируются контакты в виде хаотически сплетенных молекул. Эти прочные связи называются зацеплениями. При резком воздействии прочные связи не дают молекулам сдвинуться с места, и система реагирует на внешнее воздействие, как упругая пружина. При медленном воздействии зацепления успевают растянуться и распутаться. Сетка рвется и молекулы расходятся.

В своей работе мы показали маленькую часть того, что известно о неньютоновской жидкости.

Мы узнали, насколько распространены такие жидкости. Оказывается, область применения их обширна и мы думаем, что они найдут ещё большее применение.

Выдвинутая гипотеза о свойствах неньютоновской жидкости доказана с помощью проведенных нами опытов. Неньютоновская жидкость принимает свойства жидкого и твёрдого тела, чего не может сделать ньютоновская жидкость.

Неньютоновская жидкость – это пример того, что вокруг нас много удивительных вещей. Изучая данную жидкость и проделывая с ней различные опыты, мы получили массу впечатлений и новых открытий.

Читать еще:  Декупаж игрушек на елку

3.Энциклопедический словарь юного физика / Сост.В.А.Чуянов. – 2-е изд., испр. и доп.- М.: Педагогика, 1991. – 336с.

4. Детская энциклопедия , т.3, Вещество и энергия, – 3-е изд., М.: Педагогика, 1973. – 544с.

Как сделать неньютоновскую жидкость и идеи для игр с ней

Кстати, если крахмала взять гораздо больше, то получится тот самый искусственный снег, о котором я как-то рассказывала зимой. Вот, оказывается, сколько всего интересного можно сделать из крахмала, не только кисели 🙂

Первые необычности мы заметили еще на этапе смешивания жидкости. По виду и консистенции оно похоже на тесто для блинов. Но вот размешать ее достаточно сложно — она упирается рукам изо всех сил. И кажется, что крахмал так и не растворится в воде. И, действительно, он не растворится. Именно поэтому у жидкости такие интересные свойства. У нас получится суспензия — частички этой жидкости так и остаются обособленными друг от друга и от воды.
Но как только мы перестали стараться размешать крахмал, мы увидели, что жидкость уже перемешана и даже получилась очень однородной. Теперь с ней можно играть и изучать ее свойства.

Что делать с неньютоновской жидкостью?

Сначала мы изучали ее просто на ощупь.
Если быстро мять ее пальцами, сгребать в горсть, лепить комочки, то она ощущается как твердая. Но как только остановишься — все комочки буквально утекают сквозь пальцы. Это уже само по-себе очень необычное явление, с которым можно возиться целый час!

А еще можно попробовать «переливать» жидкость.
Если медленно наклонять миску, то жидкость течет как сметана. Но если резко ее наклонить — она совсем не течет. Поэтому дети придумали фокус, чтобы удивить папу. Витя показал ему миску с колышущейся белой водичкой и сказал, что выльет ее сейчас себе на голову. И не успел папа запротестовать, как Витя опрокинул миску с водой над своей головой — и ничего не произошло, жидкость просто не вылилась! Даже я, которая уже знала, что так и должно случиться, ахнула! Что же говорить о непосвященном в секрет фокуса человеке! Надо будет запомнить этот фокус — покажем на каком-нибудь детском празднике 😉

Так же невозможно выплеснуть жидкость из миски. Она вообще не брызгается! если взять мячик и бросить его в миску — он просто влипнет в нее и никакого ожидаемого всплеска не будет! Это настолько противоречит нашим бытовым представлениям о свойствах жидкостей, что я все равно отправила детей играть на пол — а вдруг что-то там у них все же выплеснется на ковер? ))) Но ничего не выплеснулось, конечно же)

Кстати, любые капельки, которые дети все же накапали из миски, убрать очень легко. Ведь они не проникают в поверхность, а так и лежат совершенно сухими комочками. Их просто собираешь руками и кидаешь обратно в миску, где они тут же превращаются опять в воду.

Еще одна любопытная игра — наблюдать, как в жидкости вязнут игрушки. Если ими резко «топать» по поверхности, то они легко «перебегают» миску прямо по воде аки посуху 🙂 Но если они замешкаются на одном месте, то тут же начинают тонуть. И за несколько секунд полностью погружаются в трясину, из которой их потом очень трудно вытащить. Например, этого стоящего в воде по колено инопланетянчика легче поднять вместе с миской, чем отлепить от нее. Катя до последнего боялась, что ее котенка мы больше там не найдем)))
И теперь мы на собственном опыте прочувствовали, как бывает, когда засасывает болото или зыбучие пески. Вот оно как получается! Мы, конечно, уже видели подобные эффекты на видео, где люди бегали по неньютоновской жидкости, но одно дело видеть на видео, а другое — своими пальцами это почувствовать.

Впечатлений и новых ощущений море! Это не передать ни фото ни словами. Просто разведите крахмал водой, и вы все поймете сами! Если вы еще не делали — идите и делайте прямо сейчас!

Неньютоновские жидкости

Если в движущейся жидкости её вязкость зависит только от её природы и температуры и не зависит от градиента скорости, то такие жидкости называют ньютоновскими. К ним относятся однородные жидкости. Когда жидкость неоднородна, например, состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры, то при её течении вязкость зависит от градиента скорости.

Такие жидкости называют неньютоновскими.

Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них физической силой, причем не только механическим воздействие, но и даже звуковыми волнами. Если воздействовать механически на обычную жидкость то чем большее будет воздействие на нее, тем больше будет сдвиг между плоскостями жидкости, иными словами чем сильнее воздействовать на жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму. Если воздействовать на Неньютоновскую жидкость механическими усилиями, мы получим совершенно другой эффект, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, связь между молекулами жидкости будет усиливаться с увеличением силы воздействия на нее, в следствии мы столкнемся с физическим затруднением сдвинуть слои таких жидкостей. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшение скорости тока жидкости

Читать еще:  Улитка в технике тильда

Вот еще один пример:

Если к вязкопластичной жидкости прикладывать напряжение сдвига, меньшим по величине, чем пороговое значение, то такая жидкость будет оставаться в покое. Как только напряжение сдвига превысит, вязкопластик начнет течь, как обычная ньютоновская жидкость. Иначе говоря, привести в движение вязкопластичную жидкость можно, лишь преодолев её предельное напряжение.
Такое поведение вязкопластиков объясняется тем, что в жидкости, находящейся в покое, образуется жесткая пространственная структура, оказывающая сопротивление любому напряжению, меньшему, чем пороговое. К вязкопластичным жидкостям можно отнести буровые растворы, сточные грязи, масляные краски, зубную пасту – то есть то, что похоже на пасту, главным образом суспензии.

К псевдопластичным жидкостям относятся жидкости, содержащие несимметричные частицы или молекулы высокополимеров, например, суспензии или растворы полимеров, подобных производным целлюлозы.

Кривые текучестиt и зависимости эффективной вязкости h* от напряжения сдвига t: a — диаграммы для ньютоновской жидкости; б,г -диаграммы для неньютоновских жидкостей, у к-рых h* снижается с ростом и t; в -диаграмма для неньютоновской жидкости, у к-рой h*повышается с ростом и t; д — диаграмма для вязкопластического тела с пределом текучести q.

При маленьких изменениях скоростей деформации молекулы высокополимеров или несимметричные частицы своими большими осями ориентируются вдоль направления движения, вследствие чего возрастает напряжение внутри. После завершения ориентирования, а поведение жидкости не отличается от ньютоновского. Иными словами, если нажимать на псевдопластическую жидкость не резко, то ее вязкость будет высока, а если резко – то будет уменьшаться.

А вот что можно сделать в домашних условиях:

А вот интересная штука: плывун — насыщенный водой грунт:

Неньютоновская жидкость

Нечто сухо-мокрое

Хотел бы я так же попрыгать на волнах

Опыты. НЕньютоновская жидкость

Неньютоновская жидкость

Неньютоновской жидкостью называют жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры.

Удивительный феномен.

Кто знает, возможно повторить этот феномен на песчаном берегу?

Неньютоновская жидкость. Выращиваем тентакли

И приятна на ощупь.

Вулканический пепел ведёт себя как неньютоновская жидкость

Рассылка Пикабу: отправляем лучшие посты за неделю 🔥

Спасибо!
Осталось подтвердить Email — пожалуйста, проверьте почту 😊

Сухой лёд в неньютноновской жидкости

Танцующие человечки.

7 доказательств от пикабушников, почему лапша быстрого приготовления — пища богов

Совсем недавно в одном из постов мы спрашивали, почему вы считаете лапшу быстрого приготовления пищей богов. Мнения разделились, а мы выделили несколько теорий происхождения лапшички. В какую верить, выбирайте сами.

«Когда Олимпийские боги впервые взошли на Олимп, они были голодны от долгого восхождения. И тогда Афродита (она же Венера) отрезала свои волосы и сварила их в кипящей амброзии. Они превратились в великолепную, ароматную, сочную лапшу. И Боги сказали, что эта еда божественна».

«Немногие знают, что Прометей украл огонь ради того, чтобы заварить свою любимую лапшу быстрого приготовления. Этот дар от Прометея мы бережно сохранили до нашего времени. Именно поэтому мы с гордостью называем лапшу быстрого приготовления пищей богов».

«Боги не утруждают себя тяжелым и монотонным трудом приготовления вкусной еды, у них все пыщ-пыщ и готово».

«Бог создал Вселенную, Землю, населил ее людьми. Они стали искать пищу, и Бог начал раздавать им ее: яблоки, груши, научил ремеслам добычи. Когда он всем все раздал и всему научил, люди пошли по своим делам, и начал Он собираться обратно на Небеса. Но тут прибегает запыхавшейся человек и спрашивает, осталось ли что-нибудь.

— Больше ничего нет. Где ты был, когда я раздавал свои плоды?!

— Я так засмотрелся на созданные тобой красоты, твои неоценимые богатства, я начал думать, как сложен, интересен и прекрасен этот мир. Потом я заснул и, к сожалению, опоздал.

Бог был приятно удивлен, что кто-то так оценил его созданный мир.

— Ладно, осталось у меня кое-что: это я оставлял себе, на особый случай, но поделюсь с тобой!

Так человек познакомился с пищей Богов — лапшой быстрого приготовления».

«Потому что у богов нет времени на вот это все».

«Давным-давно эту лапшу боги придумали для себя. В то время смертным порция вкусной лапши доставалась тяжким трудом. Ведь ради нее нужно было вырастить пшеницу, добыть из нее муку на мельнице, иметь курицу, несущую яйца, вырастить овощи, почистить их и нарезать, раздобыть специй, что на вес золота. Боги при этом хранили у себя секрет волшебной еды, которая становилась готовой за время, пока капля дождя падала на землю.

Однажды житель чудесной восточной страны, видевший немало тягот и невзгод, выпавших на долю человеческую, воззвал к богам. Он молил их проявить сочувствие к людям, дать им хоть что-то, что облегчило бы их жизнь. Его искренние речи были услышаны, и боги поделились с ним секретом, благодаря которому любой человек теперь может быстро приготовить лапшу, которая и сама по себе неплоха, и гарниром будет отменным, и суп из нее толковый получается».

«Это невозможно описать словами. Истинные ценители вкуса просто чувствуют это сердцем, как родственную душу!»

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector