Бассейны с неньютоновской жидкостью

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

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

МозгоЧины

#самоделки #инструкции #ремонт_техники #изобретения

МозгоЧины

#самоделки #инструкции #ремонт_техники #изобретения

Как изготовить неньютоновскую жидкость самостоятельно в домашних условиях

Как изготовить неньютоновскую жидкость самостоятельно в домашних условиях

С жидкостью мы сталкиваемся ежедневно. Но вы слышали о жидкости, которая становится твердой, если на нее воздействовать? В статье мы расскажем об интересной, неньютоновская жидкости. Подвергаясь физическому, звуковому или механическому воздействию она меняет свойства вязкости и плотности. Если нагрузка небольшая — становится эластичной, при сильной нагрузке твердая и упругая.

Давайте сравним ньютоновскую и неньютоновскую жидкость. Оказывая любое влияние на обычную жидкость, она всегда изменяется. Оказывая воздействие на неньютоновскую — она начнет проявлять свойства твердого тела.

Определение и примеры

Природный пример неньютоновской жидкости — болотные трясины, зыбучие пески, грунтовые плывуны. Ступая в зыбучий песок или в болото, начнешь погружаться под слой песка и воды, но стоит приложить силу и хлопнуть по поверхности рукой, она моментально станет твердой.
Немного истории

Знаменитый физик Исаак Ньютон заметил, что, если плыть по реке и быстро грести веслами – так намного сложнее, нежели, это делать медленно. Эта мысль натолкнула его сформулировать закон, что вязкость жидкости увеличивается пропорционально силы воздействия на нее.

Неньютоновские жидкости, которые вы встречаете каждый день – масляные краски, тушь для ресниц, болото, кровь и многое другое.

Есть раздел в науке, который занимается изучение неньютоновской жидкости – реология. Это раздел в физике, где изучают деформацию и текучесть вещества.

Применение неньютоновских жидкостей

Она применяется во многих сферах деятельности – военные разработки, автопромышленность, косметология, кулинария.

В военном производстве разрабатывают новое поколение бронежилетов. Учеными был создан прототип бронежилета нового поколения. Между слоями жилета используют специальный жидкий состав, которая при ударе распределяется по всему бронежилету.

Если в такой жилет попадет пуля, то она не пробьет его, а застрянет внутри. Также применяется при других разработках, например, инновационный материал, из которого делают снаряжение для горнолыжников. Данный материал приставляет собой отдельные ячейки с жидкой и твердой фазой.

В косметологии используют свойства неньютоновской жидкости, чтобы косметика не растекалась по лицу, а держалась красивым макияжем. Примеры из косметологии – различные крема, тональные основы, туши, блески. К каждому продукту подбираются индивидуальные показатели вязкости.

В автомобильной промышленности тоже используют свойства неньютоновсих жидкостей, например, моторные масла. При работе двигателя они уменьшают свою вязкость в несколько десятков раз.

В качестве примера из кулинарии можно привести кетчуп, майонез, сливочное масло.

Неньютоновские жидкости уже больше 50 лет используют в пожаротушении. Благодаря полимеру длина струи из бронзбойта почти в 2 раза длиннее.

Неньютоновская жидкость применяется во многих производственных процессах нефтепроизводства.

Классификация и свойства

• Дилатантная – при увеличении скорости деформации сдвига увеличивается вязкость.
• Пластичная – в статических условиях показывает свойства твердых предметов. Но когда вы воздействуете на нее – проявляет текучесть.
• Псевдопластичная – когда увеличивается напряжение сдвига, вязкость наоборот становится меньше. Хороший пример — вулканическая лава.

Основные свойства неньютоновскй жидкости:

• Вязкость и плотность зависит от воздействия на нее.
• При воздействии показывает свойства твердых тел.
• Чем меньше скорость тока жидкости, тем выше вязкость.
• Имеют хорошую текучесть и испарение.
• Неоднородна по составу и плохо смешивается.
• У некоторых видов наблюдался магнетизм.

Как сделать неньютоновскую жидкость дома

Сейчас продают готовый набор с домашними опытами для всей семьи. Дальше мы расскажем, как приготовить ее в домашних условиях и какие опыты можно провести. Рецепт неньютоновской жидкости очень прост. Ингредиенты есть в каждом доме. На фото видно, как сделать раствор, и какие опыты провести.

Для неньютоновской жидкости нам понадобиться 2 ингредиента — крахмал и вода в пропорции 1 к 1. Пропорция может быть немного другой — все зависит от крахмала. Если вы будите видеть, что раствор слишком жидкий, добавьте еще крахмал. В миску с водой добавляем крахмал и начинаем размешивать.

Смесь станет густой и мешать ее будет трудно. Можете надавить на поверхность и почувствуете сопротивление. Оставьте раствор в покое и частицы крахмала выпадут на дно. Если вы начнете обратно смешивать, то смесь обратно начнет твердеть. Если размешивать быстро, то вязкость становится выше.

Опыты в домашних условиях

Опыты с ньютоновской жидкостью понравятся не только детям, но и взрослым.

1. Для начала погрузите руку в миску. Зачерпните смесь и дайте ей стечь между пальцами. А теперь погрузить руку в миску и резко сожмите в кулак и попробуйте ее вытащить – ничего не получилось, ваша рука застрянет.
2. Если мы будем быстрыми движениями пальцев сжимать жидкость, она начнет «сопротивляться» и проявлять свойства твердых тел. Если будем медленно воздействовать — ведет себя привычно
3. Попробуйте переливать смесь из одной емкости в другую. Если вы будете делать это медленно, то жидкость будет стекать по стекам в другую миску. Если же вы резко перевернете миску, то ничего из нее не вытечет – субстанция останется на дне.
4. Если бросить в миску со смесью предмет, то привычно всплеска не будет. Наш предмет увязнет. Попробуйте резко достать его из миски — предмет поднимете вместе с миской.
5. С помощью красителей можно сделать смесь разноцветной и использовать как жидкий пластилин – растягивать руками по бумаге образуя различные узоры.
6. Если вы возьмете ее в руки и начнете катать как пластилин, то она станет твердой, но стоит вам остановиться, так в руках будет лужа.
7. Попробуйте нагреть небольшое количество жидкости в микроволновке. В результате получите пластичную жидкую массу.

Делаем всем знакомый из детства лизун или популярный слайм

Все помнят разноцветных лизунов, их можно было разминать руками, они не прилипали к коже и весело стекали по стене. Сделать такой лизун можно дома имея следующие ингредиенты — банка клея пва, понадобиться примерно 100 грамм, стакан воды и тетроборат натрия, который подают в любой аптеке в виде раствора или порошка.

Можно использовать различные пищевые красители, а для декора блестки и косметическую пудру.

В глубокой емкости смешиваем воду, клей и краситель. Аккуратно добавляем столовую ложку тетробората натрия, и все смешиваем. Наша жидкость становится густой и тягучей. Игрушка готова. Для сохранности лизун желательно хранить в закрытых емкостях и не допускать попадания прямых солнечных лучей.

Популярные сегодня слаймы – это тоже пример неньютоновской жидкости. Сделать их тоже легко в домашних условиях.

Как хранить неньютоновскую жидкость

Как только вы оставляете жидкость в покое на несколько часов, она начинает засыхать. Но стоит добавить воды, и вы снова можете проводить опыты всей семьей.

Лучше хранить в закрытой емкости. Если вы наигрались и хотите вылить, то дождитесь ее засыхания и утилизируйте в урну. В канализацию смывать нельзя.

Каждый день мы сталкиваемся с неньютоновской жидкостью. Мы рассказали, как легко из обычного крахмала дома приготовить необычную воду и провести с детьми опыты. А опыты с ней не только веселые, но и помогают легким языком изучать законы физики.

Неньютоновская жидкость полностью не изучена наукой, но ученые уверены, что благодаря ей произойдет прорыв во многих сферах производства.

Источник