Введение
…материал, который обладает удивительными
свойствами: при малых нагрузках он мягкий
и эластичный, а при больших – становится
твердым и очень упругим.
Ни один человек не может уйти от реального материального мира, окружающего его и в котором он сам живёт. Природа, быт, техника и всё то, что нас окружает и в нас самих происходит, подчинено единым законам происхождения и развития – законам ФИЗИКИ.
Природа – настоящая физическая лаборатория, в которой человек должен быть активным наблюдателем, творцом, но не рабом природы, неспособным хотя бы приближенно объяснить наблюдаемые им природные явления. С самого рождения каждый человек знакомится с веществами, окружающими его, подрастая, человек начинает отличать разного рода жидкости от газов или твёрдых тел, понимая, какие отличительные свойства присущи веществам. В малом возрасте ребёнок не сильно задумывается над этими интересными признаками, не понимает, почему вода – это жидкость, а снег – твёрдое тело… Чем старше становится человек, тем шире становится область его знаний, тем глубже он понимает суть вещей. Так, для каждого человека наступает момент, когда под понятием жидкость он будет понимать не просто молоко или же воду, он поймёт, что жидкость, как и любой другой род материи, имеет свою классификацию, основные свойства. Основным свойством жидкости, отличающим её от других агрегатных состояний, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём. Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Жидкости делят на идеальные и реальные. Идеальные – невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью. Реальные – вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений.
Актуальность проекта:
Нас окружает огромное количество жидкостей. Жидкость окружает везде и всегда. Сами люди состоят из жидкости, вода дает нам жизнь, из воды мы вышли и к воде всегда возвращаемся. Мы все время сталкиваемся с использованием жидкостей, пьем чай, моем руки, заливаем бензин в автомобиль, наливаем масло на сковороду. Основным свойством жидкости является то, что она способна менять свою форму под действием механического воздействия.
Но оказалось, что не все жидкости ведут себя привычным образом. Это так называемые неньютоновские жидкости. Мы заинтересовалась необычными свойствами таких жидкостей и провели несколько опытов.
Гипотеза:
Провести опыты, в которых наглядно можно увидеть некоторые физические свойства неньютоновских жидкостей.
Цели проекта:
Получить неньютоновскую жидкость
Изучить некоторые физические свойства неньютоновской жидкости
Задачи проекта:
Собрать теоретический материал о неньютоновской жидкости
Опытным путём изучить некоторые физические свойства неньютоновских жидкостей (плотность, температура кипения, температура кристаллизации)
Узнать область применения неньютоновских жидкостей
Методы исследования:
Наблюдение
Изучение теоретических материалов
Проведение опытов
Анализ
Теоретическая часть
Жидкость – это одно из состояний вещества. Таких состояний три, их еще называют агрегатными, это газ, жидкость и твердое вещество. Жидким вещество называют, если оно обладает свойством неограниченно менять форму под внешним воздействием, сохраняя при этом объём.
Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные – невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью объёма под воздействием внешних сил. Реальные – вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений. Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими.
К ньютоновским относятся однородные жидкости. Ньютоновская жидкость – это вода, масло и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ, то есть таких, которые сохраняют свое агрегатное состояние, что бы вы с ними не делали (если речь не идет об испарении или замораживании, конечно).
Другое дело – это неньютоновские жидкости. Их особенность заключена в том, что их текучие свойства колеблются в зависимости от скорости ее тока.
Еще в конце XVII века великий физик Ньютон 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
Ньютон пришел к изучению течения жидкостей, когда пытался моделировать движение планет Солнечной система посредством вращения цилиндра, изображавшего Солнце, в воде. В своих наблюдениях он установил, что если поддерживать вращение цилиндра, то оно постепенно передаётся всей массе жидкости. Впоследствии для описания подобных свойств жидкостей стали использовать термины «внутреннее трение» и «вязкость», получившие одинаковое распространение. Исторически, эти работы Ньютона положили начало изучению вязкости и реологии.
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. Неньютоновскими, или аномальными, называют жидкости, течение которых не подчиняется закону Ньютона. Таких, аномальных с точки зрения гидравлики, жидкостей немало. Они широко распространены в нефтяной, химической, перерабатывающей и других отраслях промышленности.
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 даже звуковыми волнами и электромагнитными полями. 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, вследствии мы столкнемся с физическим затруднением сдвинуть слои таких жидкостей. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшение скорости тока жидкости.
Примеры
Многие обычные вещества демонстрируют неньютоновские потоки. Это включает:
- Мыльные растворы, косметика и зубная паста
- Еда, такая как масло , сыр , джем , майонез , суп , ириски и йогурт.
- Натуральные вещества, такие как магма , лава , камедь , мед и экстракты, такие как экстракт ванили.
- Биологические жидкости, такие как кровь , слюна , сперма , слизь и синовиальная жидкость.
- Растворы, такие как цементный раствор и бумажная масса, эмульсии, такие как майонез, и некоторые виды дисперсий
Oobleck
Демонстрация неньютоновской жидкости в Universum в Мехико
Облек на сабвуфер. Приложение силы к облеку, в данном случае звуковыми волнами, приводит к сгущению неньютоновской жидкости.
Недорогим, нетоксичным примером неньютоновской жидкости является суспензия крахмала (например, кукурузного крахмала) в воде, которую иногда называют «облек», «ил» или «волшебная грязь» (1 часть воды на 1,5–2%). части кукурузного крахмала). Название «облек» происходит от книги доктора Сьюза « Варфоломей и облек» .
Из-за своих дилатантных свойств облек часто используется в демонстрациях, демонстрирующих его необычное поведение. Человек может ходить по большой ванне из ооблека, не утонув из-за его свойств утолщения при сдвиге, если он движется достаточно быстро, чтобы с каждым шагом прилагать достаточно усилий, чтобы вызвать утолщение. Кроме того, если на большой сабвуфер установить громкоговоритель с достаточно высокой громкостью, он будет утолщаться и образовывать стоячие волны в ответ на низкочастотные звуковые волны из динамика. Если бы человек ударил кулаком или ударил по облеку, он бы утолщался и действовал как твердое тело. После удара оболочка вернется в жидкое жидкое состояние.
Flubber (слизь)
Флаббер, также широко известный как слизь, представляет собой неньютоновскую жидкость, которую легко получить из клея на основе поливинилового спирта (например, белого «школьного» клея) и буры . Он течет при низких напряжениях, но ломается при более высоких напряжениях и давлениях. Эта комбинация свойств жидкости и твердого тела делает ее жидкостью Максвелла . Его поведение также можно описать как вязкопластическое или гелеобразное .
Охлажденная карамельная начинка
Другим примером этого является топпинг из охлажденного карамельного мороженого (при условии, что он содержит гидроколлоиды, такие как каррагинан и геллановая камедь ). Внезапное приложение силы — например, путем удара пальцем по поверхности или быстрого переворачивания контейнера, в котором он находится, — заставляет жидкость вести себя как твердое тело, а не как жидкость. Это свойство « загустевания при сдвиге » этой неньютоновской жидкости. При более щадящем обращении, например, медленно вставляя ложку, она останется в жидком состоянии. Однако попытка снова выдернуть ложку приведет к возврату временного твердого состояния.
Глупая замазка
Silly Putty — это суспензия на основе силиконового полимера, которая будет течь, отскакивать или ломаться в зависимости от скорости деформации.
Смола растений
Растительная смола — это вязкоупругий твердый полимер . Оставленный в контейнере, он будет медленно течь как жидкость, чтобы соответствовать контурам контейнера. Однако, если ударить с большей силой, он расколется как твердое тело.
Зыбучие пески
Зыбучие пески — это разжижающийся при сдвиге неньютоновский коллоид, который в состоянии покоя приобретает вязкость. Неньютоновские свойства зыбучих песков можно наблюдать, когда они испытывают легкий шок (например, когда кто-то идет по ним или встряхивает их палкой), переходя между фазами геля и золя и, казалось бы, разжижаясь, вызывая объекты на поверхности зыбучих песков. тонуть.
Кетчуп
Кетчуп — это жидкость, разжижающая сдвиг . Разжижение при сдвиге означает, что вязкость жидкости уменьшается с увеличением напряжения сдвига . Другими словами, движение жидкости изначально затруднено при низких скоростях деформации, но при высоких скоростях она будет течь более свободно. Встряхивание перевернутой бутылки кетчупа может привести к переходу к более низкой вязкости, что приведет к внезапному выбросу разбавленной сдвигом приправы.
Сухие гранулированные потоки
При определенных обстоятельствах потоки сыпучих материалов можно моделировать как континуум, например, используя реологию μ ( I ) . Такие модели континуума имеют тенденцию быть неньютоновскими, поскольку кажущаяся вязкость гранулированных потоков увеличивается с давлением и уменьшается со скоростью сдвига. Основное отличие — напряжение сдвига и скорость сдвига.
Потрясающая наука о кукурузном крахмале
И затем, наподобии жидкость, эти неньютоновские жидкости текут прямо обратно в контейнер. Жидкость распространяется и / или принимает форму контейнера, в который она помещена. Твердого нет.
Однако эта неньютоновская жидкость не остается твердой очень долго. В отличие от воды, неньютоновские жидкости имеют большую вязкость или толщину.
Сравните мед и воду. Они оба жидкие, но мед гуще или более вязкий, чем вода. Мед течет дольше, но в конце концов он все еще жидкий. То же самое с нашей необычной активностью кукурузного крахмала.
Хотя когда наше вещество попадает в свой контейнер, оно чувствует себя словно твердое тело. Если вы нажмете на него, почувствуйте твердость на ощупь. Вы должны очень усердно постараться, чтобы протолкнуть палец до конца жидкости. Вы также можете получить массу удовольствия, погрузив фигурку LEGO в свою жидкость.
Кроме того, отличный урок науки с неньютоновской жидкостью — также большая тактильная сенсорная игра детям.
Эта научная деятельность, связанная с кукурузным крахмалом, также напоминает зыбучие пески. Действуя как жидкость и твердое тело, кажется, что зыбучий песок просто затянет вас. С большей силой и напряжением вы можете похоронить в жидкости человека LEGO.
Вот что происходит, когда люди или животные попадают в зыбучие пески. Их быстрые, резкие движения усугубляют ситуацию. Тщательно и медленно освободите своего LEGO-человека, чтобы безопасно вытащить его из жидкости.
Создайте чудесную жидкость за считанные минуты игры!
Как можно поиграть с неньютоновской жидкостью
Все эксперименты можно проводить дома, не беспокоясь об оставленном беспорядке.
Даже если жидкость разольется, она сразу же затвердеет на полу или ткани, и вам останется только удалить сухие комочки. Поэтому, предлагая детям эксперименты, не беспокойтесь о последствиях.
Исследуем неньютоновскую жидкость
Для начала можно просто потрогать чудо-жидкость руками. Если медленно взять его ладонью и развести пальцами, он начнет течь между ними. А если всю кисть опустить в таз, а потом попытаться резко вытащить, ничего не получится — рука замерзнет.
Здесь вы можете просто рассказать детям о болоте и зыбучих песках. Болото приближается и не дает вам резко выбраться по тем же причинам, поэтому выбираться из него нужно медленно, постепенно.
Также советуем использовать жидкость, например глину. Когда дети начнут лепить комочки, скручивать шарики из вещества и сгребать их в горсть, они почувствуют прикосновение твердого пластичного вещества. Но как только они остановятся, они почувствуют, как жидкость «тает», просачивается между пальцами.
Также можно попробовать перелить вещество из одной емкости в другую, оно будет медленно стекать по стенкам. Но если вы решите быстро перевернуть чашу вверх дном, даже капля не упадет, вещество как бы прилипло ко дну.
Вы не заметите брызг, например брызг воды, но вы можете попытаться их достать. Для этого нужно резко ударить ладонью по поверхности или забросить мяч в тарелку. Он увязнет, мягко приземлится и не оставит брызг.
Опускаем предметы
Еще один эксперимент можно провести с погружением в воду других игрушек. Во-первых, вы должны попробовать катать мяч по поверхности. Чем быстрее объект «бежит» через неньютоновскую жидкость, тем больше он по своему состоянию напоминает твердое тело. Но как только мяч или игрушка останавливаются, сразу же начинает мягко погружаться в крахмалистое болото.
Увидев погружение, попытайтесь спасти утопающего. Если быстро подобрать игрушку, она встанет вместе с миской. Необходимо аккуратно освободить его от жидкости, только тогда можно будет добиться результата.
Неньютоновская жидкость и творчество
Предложите ребенку нарисовать. Но не обычными красками, а разноцветной неньютоновской жидкостью. Для этого в подготовленное вещество добавьте гуашь разного цвета. Когда масса станет однородной, ее можно вручную вылить на лист бумаги, образуя абстрактные узоры.
У вас не получится получить прямые линии, но в них нет необходимости. Точки могут лишь отдаленно напоминать предметы, главное в творческом процессе — воображение. Уже на полотне разноцветную жидкость можно немного сместить, изменить форму.
Такое веселое занятие понравится не только детям, но и взрослым — экспериментировать можно всей семьей. Игры с неньютоновской жидкостью подходят детям в возрасте от 3 до 4 лет. Они примут активное участие, разовьют ручную моторику, а также изучат новые интересные явления. Не откладывайте игру с детьми на потом, идите прямо на кухню за крахмалом!
Ньютоновская жидкость как сделать
Тут все очень просто — берем обыкновенный крахмал, при чем для создания ньютоноской жидкости подойдет любой и кукурузный и картофельный (я проверяла). Картофельный просто намного дешевле и его вы быстрее найдете в продаже.
Крахмал насыпаем в глубокое блюдо и заливаем холодной водой в пропорции 1:1, так получится более вязкая структура, а если смешать в пропорции 1:2, то структура будет более твердая.
Если хотите получить более насыщенный цвет добавьте в жидкость пищевой краситель.
Все мешаем до обнородности ложкой, а лучше рукой
Добавляем воду постепенно, обращая внимание на структуру (должна получиться киселеобразная) и получаем Ньютоновскую жидкость
Когда ребенок наиграется с жидкостью, ее можно перелить в любую емкость в которой её будет удобно хранить и оставить открытой. Вода испарится уже через пару часов и когда вы решите поиграть с ньютоновской жидкостью, просто добавьте воды в необходимой пропорции. Использовать крахмал можно неограниченное количество раз.
Игра с ней гарантировано увлечет надолго не только Вашего ребенка, но и всю семью.
Любопытные опыты с ньютоновской жидкостью
- Можно скатать шарик, а затем расслабить пальцы и наблюдать как шарик начинает течь сквозь них.
- Поместите любой предмет в жидкость можно руки, а можно к примеру чашку, а затем резко выдерните его и предмет поднимет емкость в воздух вместе с содержимым. Руки там окажутся просто зацементированными.
- Очень интересно наблюдать, как жидкость перетекает из одного блюдца в другое и твердеет.
- По жидкости можно постучать и наблюдать, что жидкость ведет себя как твердый предмет.
Ньютоновская жидкость в качестве игрушки примечательна ещё тем, что она полностью безопасна (в отличии от китайских лизунов). Если ребенок её даже и попробует, (хотя я не думаю, что она ему придется по вкусу), вреда она ему точно не принесет. Зато после игры комната, стол, стул и ванна буквально измазаны белыми пятнами которые к слову, очень легко смываются, как в прочем и руки ребенка!
Игра с ньютоновской жидкостью
Мы попробовали сделать лизун с помощью ньютоновской жидкости. Для этого взяли воздушный шарик и при помощи лейки наполнили его жидкостью. Хоть это было и не легко из-за вязкости
Затем завязали шарик и получили отличный антистресс с самовосстанавливающейся структурой.
https://youtube.com/watch?v=5DG77kfi_HI
Удачи в экспериментах и всегда отличного настроения!
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.
Как разогнать застойные процессы в лимфе
Вот несколько советов для того, чтобы лимфатическая система всегда была в норме:
- Чаще пейте воду;
- Правильно питайтесь, включите в свой повседневный рацион щелочные продукты (фрукты,ягоды,овощи);
- Потребляйте полезные жиры (авокадо, оливковое масло, натуральный йогурт)
- Занимайтесь йогой или другими активностями;
- Пейте крепкий зелёный чай. Рекомендуется выпивать до 5 чашек в день;
- Пейте отвар из иван-чая;
- Сходите на приём к врачу и по его рецепту принимайте медикаментозные препараты. Не покупайте и не назначайте лечение себе сами!
- Чаще ходите в баню и парьтесь веником. При высоких температурах отлично проходит очищение организма.
- Использование таких мазей, как Лимфо Транзит, Гепариновая или Троксевазин, тоже улучшает работу лимфы.
Существует множество народных средств, которые помогут разогнать лимфу в домашних условиях. Лучшим отваром уже много лет считают отвар из эхинацеи.
Рецепт: 1 ст.л. эхинацеи положить в ёмкость (лучше использовать термос, чтобы отвар оставался горячим) и залить 500 мл водой. Можно и солодку добавить. К использованию средство будет готово через 10-12 часов.
Три раза в день за 30 минут до еды выпивайте 100 мл отвара. Курс применения – 10 дней. Через 5 дней после окончания курса снова начните принимать средство и повторите так 3 раза.
Ещё одно действенное средство – это питьё растительных масел по 1 ст.л. на голодный желудок.
Где применяют неньютоновские жидкости
Аномальные субстанции используют в таких отраслях:
- В военном деле — производство бронежилетов с технологией «жидкой брони». В месте удара наполнитель мгновенно затвердевает. В обычном состоянии жилет мягкий и эластичный.
- В производстве автомобилей. Специальные суспензии добавляют в масла для снижения трения при высоких оборотах мотора.
- В нефтяной промышленности. Полимерные добавки применяют для уменьшения коэффициента сопротивления в трубопроводах.
- В тушении пожаров. Чтобы увеличить длину струи из брандспойта, в раствор для тушения огня примешивают полимеры.
- В косметической промышленности. Синтетические ингредиенты, масла, воски добавляют в состав косметики, чтобы придать вязкость.
Экспериментальная часть
В практической части мы провели несколько опытов.
Эксперимент №1 «Получение неньютоновской жидкости»
Цель: получить неньютоновскую жидкость и проверить, как она ведёт себя в обычных условиях.
Оборудование: вода, крахмал, чаша.
Ход эксперимента:
1 Взяли чашу с водой и крахмал. Смешали в равных долях вещества.
2 Получилась белая жидкость.
Заметили, если мешать быстро, чувствуется сопротивление, а если медленнее, то нет. Получившуюся жидкость можно налить в руку и попробовать скатать шарик. При воздействии на жидкость, пока мы будем катать шарик, в руках будет твердый шар из жидкости, причем, чем быстрее и сильнее мы будем на него воздействовать, тем плотнее и тверже будет наш шарик. Как только мы разожмем руки, твердый до этого времени шар тут же растечется по руке. Связано это будет с тем, что после прекращения воздействия на него, жидкость снова примет свойства жидкой фазы.
Эксперимент №2 «Изучение некоторых физических свойств неньютоновских жидкостей»
Для изучения свойств мы взяли смесь крахмала с водой, полученную в предыдущем эксперименте, гель для душа и подсолнечное масло.
Цель этого эксперимента: опытным путём определить плотность, температуру кипения и температуру кристаллизации данных жидкостей.
В результате проведённых опытов, мы получили следующие данные:
Эксперимент №3 «Изучение влияния магнитных полей на неньютоновскую жидкость»
Эксперименты с ферромагнитной жидкостью широко распространены в виде видеороликов в интернете. Дело в том, что данный вид жидкости под действием магнита совершает определенные движения, что делает эксперименты очень зрелищными.
Ферромагнитную жидкость можно изготовить своими руками в домашних условиях. Для этого возьмём масло (подойдет моторное, подсолнечное и прочие), а также тонер для лазерного принтера (субстанция в виде порошка). Теперь смешаем оба ингредиента до консистенции сметаны.
Для того, чтобы эффект был максимальным, погреем получившуюся смесь на водяной бане в течение приблизительно получаса, не забывая при этом ее помешивать.
Ферромагнитная жидкость (феррофлюид) – это жидкость, которая сильно поляризуется под воздействием магнитного поля. Проще говоря, если приблизить обычный магнит к этой жидкости, она производит определенные движения, например, становится похожей на ежика, встает горбом и т.д.
https://youtube.com/watch?v=LhFuNjjngms
Изготовление игрушки – лизуна
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. Обладающий 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.
Изготовление лизуна своими руками и в домашних условиях отличается от оригинального рецепта. Поэтому будем использовать более доступные вещества:
1. Клей ПВА. Белый, желательно свежий клей можно купить в любом канцелярском или строительном магазине. Клея для Лизуна нам понадобится примерно половина обычного стакана, около 100 гр.
2. Вода – самая обычная вода из-под крана. При желании можно взять кипяченую, комнатной температуры. Понадобится немного больше стакана.
3. Тетраборат натрия, боракс или бура. Может быть приобретен в аптеке, в форме 4%-ного раствора.
4. Пищевой краситель или несколько капель зеленки. Оригинальный лизун – зеленый, и зеленка отлично подходит на роль подкрашивающего вещества.
5. Мерный стакан, посуда и палочка для смешивания. В качестве палочки можно взять карандаш, ложку или любой другой подходящий предмет.
Переходим к самому процессу создания лизуна:
— Растворяем столовую ложку боракса в стакане воды.
— Четверть стакана воды и четверть стакана клея превращаем в однородную смесь в другой посуде. При желании туда же добавляем краситель.
— Перемешивая клеевую смесь, постепенно добавляем туда раствор буры, примерно полстакана. Мешаем до получения желеобразной однородной массы.
— Проверяем результат: загустевшая субстанция, собственно, и является игрушкой лизуном. Ее можно выложить на стол, помять и проверить все ее оригинальные свойства.
Объяснение опыта
Что происходит с жидкостью, когда вы пытаетесь на нее воздействовать (например, размешиваете ложкой воду в кастрюле)? Вы перемещаете одну часть жидкости (рядом с ложкой) относительно другой (у стенки кастрюли). При этом разрываются связи, удерживающие молекулы воды вместе – именно на это затрачиваются ваши усилия. Одни жидкости (и, кстати, газы тоже) перемешивать легче, другие – труднее.
Интуитивно очевидное с детства понятие на самом деле выражается через соотношение нескольких физических величин, значение которых будет непросто объяснить ребенку. Если вы все же решите это сделать, то расскажите ему об эксперименте с прямоугольной трубой, наполненной жидкостью.
Итак, представьте себе трубу, в которой находится жидкость. Ее верхний слой вы перемещаете с определенной скоростью, в то время как до дна просто не достаете – там жидкость неподвижна. Между верхним и нижним слоем жидкости возникает касательное напряжение – оно тем выше, чем большую силу вы прикладываете для перемещения верхнего слоя, и тем меньше, чем шире труба.
ῖ=F/S
Однако помимо ширины трубы имеет значение ее высоты. Она определяет скорость деформации жидкости она тем выше, чем быстрее течет верхний слой жидкости, и тем меньше, чем ниже труба.
Ῠ=v/H
Соотношение между ῖ и Ῠ называют коэффициентом динамической вязкости (или просто вязкостью) и обозначают буквой η.
Для множества жидкостей существует линейная зависимость между ῖ и Ῠ, собственно она такова и для воды
Именно на это обратил внимание Исаак Ньютон, заметивший, что грести веслами быстро намного тяжелее, чем делать это медленно:. «Сопротивление, происходящее от недостатка скользкости жидкости, при прочих одинаковых условиях предполагается пропорциональным скорости, с которою частицы жидкости разъединяются друг от друга». «Сопротивление, происходящее от недостатка скользкости жидкости, при прочих одинаковых условиях предполагается пропорциональным скорости, с которою частицы жидкости разъединяются друг от друга»
«Сопротивление, происходящее от недостатка скользкости жидкости, при прочих одинаковых условиях предполагается пропорциональным скорости, с которою частицы жидкости разъединяются друг от друга»
Их, в свою очередь, можно разделить на несколько классов:
-
Псевдопластик — при медленных движениях вязкость велика, затем убывает.
-
Дилатантная жидкость — вязкость растёт с увеличением скорости.
Именно к последним (дилантантным) относится разведенный в воде крахмал: его молекулы слишком велики, чтобы разные слои жидкости могли свободно двигаться один относительно другого, при резком смещении слоев они буквально «цепляются» друг за друга.
https://youtube.com/watch?v=sTQ-rOBidgM
1.11.2018
Видео предоставлено автором – фотографом Анной Масловой (Sunni)
Школа, о детях от 7 до 10 лет, Познавательное
Опыты
Как в целях научного познания, так и просто ради развлечения, можно попробовать провести следующие опыты:
- Проведите пальцем по поверхности получившегося сгустка. Заметили ли вы что-нибудь?
- Погрузите всю кисть руки в загадочное вещество и попытайтесь сжать его пальцами и вытащить наружу из контейнера.
- Попробуйте покатать субстанцию в ладонях, чтобы слепить шарик.
- Можно даже со всей силы хлопнуть по сгустку ладонью. Присутствующие зрители наверняка разбегутся в стороны, ожидая, что их сейчас обрызгает крахмальным раствором, однако необычное вещество останется в контейнере. (Если, разумеется, вы не пожалели крахмала.)
- Зрелищный эксперимент предлагают видеоблогеры. Для него вам понадобится музыкальная колонка, которую следует аккуратно обтянуть плотной пищевой пленкой в несколько слоев. Вылейте раствор на пленку и включите музыку на большой громкости. Вы сможете наблюдать потрясающие визуальные эффекты, возможные только при применении этого уникального состава.
Если вы проводите эксперимент в лаборатории перед школьниками или студентами, спросите их, почему неньютоновская жидкость ведет себя именно таким образом. По какой причине она кажется твердым телом, если сжать ее в руке, но при этом течет, как сироп, если разжать пальцы? По окончании дискуссии можно упаковать сгусток в большой пластиковый пакет с застежкой-молнией, чтобы сохранить его до следующего раза. Он пригодится вам для демонстрации свойств суспензии.
Что такое неньютоновская жидкость
Что же это за чудо-жидкость такая? С ньютоновской всё понятно: это любая жидкость, подчиняющаяся физическим законам Ньютона. А вот с неньютоновской – другая история. Как ни парадоксально это звучит, но открытие подобных жидкостей произошло благодаря работам Исаака Ньютона. Ученый заметил, что при уменьшении скорости механического воздействия на жидкости их сопротивление снижается, а впоследствии были обнаружены смеси, странное поведение которых не совсем вписывается в физические законы. Им и дали название неньютоновские.
Неньютоновская жидкость — вещество, которое при ударе, быстром сдавливании или попытке выплеснуть её из ёмкости затвердевает, а при медленном переливании или плавном опускании в неё разных предметов – остаётся жидкой.
Достигается этот эффект из-за особенного физического строения вещества: молекулы здесь крупные и в спокойном состоянии имеют жидкую структуру. Но как только на вещество начинает действовать механическая сила с ускорением, расстояние между молекулами резко сокращается и субстанция становится твёрдой.
