神奇的非牛顿流体,让你轻松练成“水上漂”

如题所述

第1个回答  2022-06-26
对于首次听到“非牛顿流体”的孩子会问

非牛顿流体到底是个啥?

请看下图▼

△轻功水上漂?

△口香糖开椰子?

△穿爆气球?

这就是非牛顿流体的威力!!

但我们跟孩子可不能这么讲,谁也听不懂。但它确实是一种非常贴近我们生活的物质,举个例子,比如各种果汁、生的鸡蛋清、蜂蜜、胶水等等。

这些液体都有点“黏”,与纯水有很大不同, 水就是典型的牛顿流体 。

之所以叫“牛顿”流体,是因为牛顿当年确实研究了关于水这样流体流动的原因,因此冠以他的大名。牛顿流体的形变率和剪切力呈线性关系。这就意味着 牛顿流体的粘度是不变的 。

但非牛顿流体,用科学的话讲,就是其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。

当我们将锤子缓慢的放入非牛顿流体淀粉糊中, 非牛顿流体很容易包裹住锤子。

然而,当我们快速的用锤子去锤击非牛顿流体的表面,神奇的现象发生了,根本锤不下去有没有? 流体的粘度通过外力被彻底的改变了!

如何和孩子一起做一个非牛顿流体实验呢?

简单的很!

非牛顿流体亲子实验

实验材料:玉米淀粉200g、凉水少许、玻璃容器2个

制作方法:

1. 首先将约200g玉米粉倒入玻璃容器中,然后将水也倒入该容器中,玉米淀粉与水的比例大约是3:1。

2.将水和玉米淀粉充分混合搅拌均匀。

3.用手抓取混合物。用拳头快速捶打混合物,观察混合物的形态。

混合物像液体一样柔软

4.用手指戳混合物并观察其形态。

用手指轻戳,手指自然而然就慢慢陷入其中。

5.用拳头快速捶打混合物。

用拳头砸打,就像一睹墙坚硬。

是不是很神奇呢?

实验原理

实验中的玉米淀粉和水的混合液就叫做“非牛顿流体”。非牛顿流体就是指不满足牛顿粘性实验定律的流体,非牛顿流体介乎于液体和固体之间。流体的粘度会因为受到的压力或速度而变化,压力越大速度越快,粘度会增加,甚至成为暂时性的固体。因此当用力搥打非牛顿流体时,接触面因为压力大而粘度增加,就无法击穿流体,甚至连子弹都无法击穿。

关于非牛顿流体的其他奇妙现象

爬杆效应

左侧是牛顿流体,当搅拌杆旋转时,由于离心运动,中央的流体会向周围扩散。而右侧的非牛顿流体,竟然会沿着搅拌杆爬了上来!

无管虹吸-虹吸现象

对于牛顿流体(比如水),虹吸时,虹吸管是不能脱离液面的,不然水流就“断了”。然而, 对于非牛顿流体,管口就可以脱离液面。

甚至,索性连管都不要,一样可以!太任性了。

虽然接触到的非牛顿流体看似平淡无奇,但是在我们日常生活中用途还是数不胜数的:

▲液态防弹衣

▲减速带减少对车轮的损害

▲自制棉花糖

▲糖葫芦糖浆拉丝

是不是很神奇呢?

认识了非牛顿流体,

赶紧和孩子去进行一次科学实验探索吧~
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