Бассейн с неньютоновской жидкостью

Живая С-500: как лягушка помогла усовершенствовать ЗРК

Что общего у лягушки и ЗРК? И как амфибия научила нас заряжать батарейки? На эти вопросы ответили эксперты программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко на РЕН ТВ.

Радар в голове

С-500 «Прометей» — новое поколение зенитных ракетных систем. Комплекс способен обнаружить и поразить до 10 баллистических ракет одновременно, даже если их скорость превышает скорость звука. С-500 способен уничтожать цели на любой высоте. Радиолокационные устройства «Прометея» действуют в радиусе трех тысяч километров.

«Автоматическая система наведения у нас называется соленоидной парой. Она состоит из двух элементов. Это датчик, называемый фазированной антенной решеткой, или оптической, или радиолокационной, а также исполнительный механизм в виде электродвигателей», — говорит военный аналитик, эксперт в области систем противовоздушной обороны радиотехнической разведки Дмитрий Таран.

Антенный комплекс и пусковой механизм действуют как единое целое. Малейшее изменение координат приводит к корректировке огня. Такую связку военные инженеры подсмотрели в живой природе — у лягушки. Ее глаз действует, как антенная решетка. При обнаружении добычи задействуется комплекс мышц, двигающих глаз за целью. Эти мышцы работают синхронно с пусковым комплексом — языком.

Лягушка хорошо видит только те предметы, которые находятся в движении. А статичные — просто не замечает. И это еще одно сходство с современной системой радиолокации.

«Радар же не высвечивает гору, он высвечивает объект, который перемещается относительно горизонта и других параметров в окружающем мире. Он двигается относительно их, и именно это улавливает радар. У лягушки та же самая ситуация, то есть она улавливает движущийся объект», — рассказывает кандидат биологических наук Алексей Мосалов.

Неньютоновская жидкость

На то, чтобы поймать насекомое, амфибия тратит в среднем 0,07 секунды. Это в пять раз быстрее, чем моргает человек. Однако даже такая высокая скорость не гарантирует того, что каждый выстрел языка будет результативным. Но благодаря чему лягушка, которая во время охоты не сдвигается с места, всегда сыта? Почему каждый выстрел ее языка — смертельно опасен для комаров и мошек? Все дело — в слюне.

«На конце языка находятся специфические клетки, которые вырабатывают клейкую липкую жидкость. Когда лягушка выстреливает языком в сторону жертвы, на воздухе жидкость затвердевает, загустевает и превращается в консистенцию, подобную меду. Попадая на тело насекомого, она застывает», — делится член Росприроднадзора Владислав Жуков.

Когда пища попадает лягушке в рот, слюна вновь становится жидкой. Долгое время ученые считали, что причина изменения вязкости кроется в химической формуле слюны и ее зависимости от температуры. Но, оказалось, дело не в химии, а в физике. Слюна лягушки — не что иное, как неньютоновская жидкость. То есть жидкость, вязкость которой зависит от изменения скорости.

Зеленая батарейка

Этому эксперименту без малого два с половиной века. Итальянский физиолог и физик Луиджи Гальвани при помощи медных крючков подвесил мертвую лягушку на железную сетку. И с удивлением заметил, что ее лапки время от времени дергаются.

«Наблюдалось резкое сокращение мышц, и проскакивала искра. И он решил, что это животное электричество, то есть сокращение мышц приводит к выработке электричества», — поясняет доктор технических наук, профессор МИЭТ Дмитрий Громов.

Трактат Гальвани «О силах электричества при мышечном движении» попался на глаза другому итальянцу — Алессандро Вольте. В животное электричество он не поверил. Лапки лягушки Вольта заменил деревянными опилками, размоченными в соленой воде. И доказал, что электрический заряд — это следствие взаимодействия разных металлов.

«Таким образом, он придумал так называемое металлическое электричество и узнал, что, например, у потенциала между серебром и цинком разность самая большая, и сделал первую в мире гальваническую батарею — Вольтов столб», — отмечает кандидат технических наук, доцент института НИУ «Московский институт электронной техники» Алексей Дронов.

Современные элементы питания работают так же, как и Вольтов столб. Два вещества химически взаимодействуют друг с другом, но при этом не имеют прямого контакта: электроны между ними движутся через жидкость — электролит. В результате возникает электрический ток.

Чудо-скотч

Давно известно: при помощи скотча починить можно все что угодно. Но иногда бывает так, что это правило не работает. Например, при починке ветхих книг или ремонте старых оконных рам. Под клейкую ленту забиваются пыль и грязь, в итоге она быстро отстает. Казалось бы, бороться с этим невозможно. Но лягушка и тут подсказала решение.

«На лапках древесной лягушки выделяется специальный секрет, позволяющий им крепиться к стволам деревьев. Ученые подсмотрели этот лайфхак у лягушек и на основе этого сделали самоочищающийся скотч, который можно спокойно очищать от загрязнений под водой», — рассказывает Алексей Дронов.

Инсайты инженерной мысли, история, научная аналитика и тайны нашей планеты — об этом и многом другом смотрите в выпусках программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко. Каждый вторник в 23:30 на РЕН ТВ!

Источник

Видео: Как выбраться из бассейна с неньютоновской смесью, которая этому сопротивляется

Нередко нам в жизни встречаются явления, которые трудно объяснить с точки зрения науки. Оптические иллюзии заставляют нас поверить в то, чего нет. И все благодаря особенностям устройства наших глаз. Однако иногда сама физика будто бы играет против нас. Например, существует жидкость, которая на первый взгляд кажется обычной молочной водой, но в действительности проявляет неожиданные свойства. Называется она неньютоновской.

Почему «неньютоновская»

Очень часто новая информация, получаемая нами сегодня, противоречит всему тому, что мы знали раньше. По этому принципу строится даже эволюция научных течений. Так, каждый последующий этап в развитии экономической теории подвергал сомнениям теории прошлых лет и устанавливал новые. Подобное происходило с учением Адама Смита, то же самое коснулось и Ньютона.

Его научные изыскания подходили только под земные условия, а для других требовалась новая теория, более точная и конкретная. Ей стала теория относительности Эйнштейна, однако явления, выбивающиеся из привычной картины миры, встречающиеся на Земле, все еще остались. В частности, это касается вязкого раствора, который вместо того, чтобы «отпускать» из своего захвата, когда из него пытаются выбраться, и медленно стекать с объекта, начинает удерживать его на месте. Отсюда и явно неньютоновское поведение, а самое главное — название.

Однако этим связь с Ньютоном не ограничивается. Помимо всего прочего, великий ученый также заметил, что грести веслами на реке гораздо тяжелее, если делать это быстро, а не медленно. Он сформулировал закон, объясняющий это явление, что и положило начало изучению вязкости жидкостей и текучести разных веществ.

Что это за смесь

Смесь из кукурузного крахмала обладает по-настоящему необычными свойствами. Как только к ней прикладывают силу на большой скорости, вязкость вещества становится больше. Даже обычной воде свойственно удерживать человека, не давая ему резко подняться, но особая смесь увеличивает силу этих процессов, из-за чего можно даже не пытаться вырываться из этого бассейна и уж точно не прыгать в него с вышки, чтобы не разбить себе что-нибудь.

По бассейну, заполненному неньютоновской жидкостью, можно даже ходить, главное — делать это как можно быстрее

Как демонстрирует видео, только медленные движения позволяют спастись из опасного захвата. Для этого нужно ухватиться за бортики или за протянутую руку и не торопясь постепенно вставать. Никаких хаотичных бессмысленных действий — только то, что поможет удерживаться вам на ногах.

Источник

Можно ли ходить по воде? НеНьютоновская жидкость. Как сделать такую жидкость дома.

Большое количество видео и опытов, как люди пробегают по воде в надежде обойти законы физик. Возможно ли это? Или они мошенники?

Исаак Ньютон заметил, что грести веслами быстро тяжелее чем медленно. Отсюда выявил зависимость вязкости жидкости от силы воздействия. Чем больше сила — тем больше вязкость.

Разоблачение испытателей!

Человек массой 70 кг и размером стопы 42 должен развить скорость в 150 км/ч, чтобы пробежать по воде. Это, конечно, невозможно. От увеличения площади соприкосновения стопы с водой, с помощью специальной обуви, лишь немного снизит необходимую скорость, так как масса остается большой.

Существуют материалы, которые увеличивают свою вязкость намного сильнее при воздействии силы.

Сейчас можно часто встретить умный пластелин , как детскую игрушку. Такой пластелин ведет себя как камень при грубом воздействии, но если оставить его в покое, тут же растекается, как жидкость.

Если по выводу Ньютона зависимость прямо пропорциональна, то в этом случае вязкость материала увеличивается намного быстрее действующей силы.

Такие материалы не соответствуют выводу Ньютона и соответственно называются неНьютоновскими.

При воздействии на неНьютоновскую жидкость с силой она становится твердой, как бетон, но при слабом и медленном воздействии ведет себя как простая жидкость.

По такой жидкости можно пробежать без особых усилий!

Домашний рецепт!

Берем картофельный крахмал и заливаем его водой. Смешиваем до консистенции киселя и воуля, неНьютоновская жидкость готова. Да, весь секрет в молекулах крахмала и его свойствах.

Молекулы крахмала набухают в воде и создают между собой пружинистую цепочную связь. Поэтому при воздействии силы жидкость становиться твердой. Пружинистые связи действуют соответственно названию. Но если приложить силу медленно, то эти связи успевают растянуться и распутаться. Тем самым проявляя свойства жидкости.

Подписывайтесь. Ставьте палец. Впереди еще много интересного.

Источник

Неньютоновские жидкости. И их удивительная особенность.

Ходить по воде. . Возможно ли это?

Сегодня, предлагаем читателю познакомиться с одним из удивительных свойств жидкостей.

Все жидкости, которые мы знаем, делятся на два вида: ньютоновские жидкости и неньютоновские жидкости. Основное отличие между ними заключается в том, что ньютоновские жидкости имеют постоянную вязкость, а неньютоновские — переменную.

Может, кто-то и сам замечал, что, когда плывешь по озеру на лодке, грести веслами труднее, если делать это быстро. На это в конце XVII века обратил внимание великий ученый И. Ньютон. Ученый занялся исследованием этого свойства воды и других жидкостей, и вывел закон: вязкость жидкости возрастает пропорционально силе воздействия на нее.

Но еще более интересны, так называемые, неньютоновские жидкости. Это, например, кровь, зубная паста, краска, кукурузный крахмал, а также, вода считается ньютоновской жидкостью только в нормальном состоянии.

Неньютоновские жидкости обладают удивительным свойством: их вязкость и плотность становятся больше, если воздействовать на них быстро и с определенной силой! Такая жидкость при определенном воздействии может даже затвердеть!

Самый простой пример такой жидкости — вода с крахмалом. Если смешать крахмал и воду, получится нечто похожее на сметану. Мы можем налить эту «сметану» в тарелку и медленно перелить ее в сосуд. Она, подобно привычной нам жидкости перельется. Но если мы начнем с силой сжимать ее в руке, то в нашей ладони окажется твердый комок! Затем, он медленно начнет таять. Если наполнить такой жидкостью бассейн, то мы сможем бегать по ее поверхности — но только быстро, при медленном перемещении она будет вести себя как жидкость.

Загадка такого нетипичного для жидкостей поведения неньютоновских жидкостей кроется в их внутренней структуре. Эта структура неоднородна и состоит из крупных молекул, соединенных хаотичными связями, которые можно представить в виде пружинок. Если воздействовать на субстанцию быстро, пружины сжимаются, вещество становится твердым. При определенном плавном воздействии пружинки растягиваются, ослабевают, вещество реагирует как жидкость.

Очень интересное свойство жидкостей, не правда ли?

Некоторая информация взята из книги «99 секретов науки»/Н. Сердцева.-М.:Изд-во «Э»,2017.

Источник

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 🙂

Неньютоновская жидкость из крахмала

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!

Если жидкость мять в руках — то она затвердевает

Если жидкость оставить в покое — она стекает

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 😉

Жидкость медленно стекает вниз, но ее невозможно ни взболтнуть, ни выплеснуть

Если емкость с жидкостью резко перевернуть, то она не вытекает совсем

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)

Если в жидкость что-то бросить — всплеска не будет.

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.

Источник