...materiale som har fantastisk
egenskaper: under lett belastning er den myk
og elastisk, og når den er stor, blir den
hard og veldig elastisk.
Ikke en eneste person kan unnslippe den virkelige materielle verden som omgir ham og som han selv lever i. Naturen, hverdagen, teknologien og alt som omgir oss og skjer i oss er underlagt de ensartede lovene om opprinnelse og utvikling - FYSIKKENs lover.
Naturen er et ekte fysisk laboratorium der en person må være en aktiv observatør, en skaper, men ikke en slave av naturen, ute av stand til i det minste omtrentlig å forklare naturfenomenene han observerer. Fra fødselen blir hver person kjent med stoffene som omgir ham når han vokser opp, begynner en person å skille forskjellige typer væsker fra gasser eller faste stoffer, og forstå hvilke særegne egenskaper som er iboende i stoffer. I ung alder tenker ikke et barn mye på disse interessante tegnene, forstår ikke hvorfor vann er en væske og snø er et fast stoff ... Jo eldre en person blir, jo bredere blir kunnskapsområdet hans, jo dypere han forstår essensen av ting. Så for hver person kommer det et øyeblikk da han ved begrepet væske vil forstå ikke bare melk eller vann, han vil forstå at væske, som enhver annen type materie, har sin egen klassifisering og grunnleggende egenskaper. Hovedegenskapen til en væske, som skiller den fra andre aggregeringstilstander, er evnen til ubegrenset å endre formen under påvirkning av tangentielle mekaniske spenninger, selv vilkårlig små, mens den praktisk talt opprettholder volumet. Den flytende tilstanden regnes vanligvis som mellomliggende mellom et fast stoff og en gass: en gass beholder verken volum eller form, men et fast stoff beholder begge deler. Væsker er delt inn i ideelle og ekte. Ideell - ikke-viskøse væsker med absolutt mobilitet, dvs. fravær av friksjonskrefter og tangentielle spenninger og absolutt uforanderlighet. Ekte - viskøse væsker som har komprimerbarhet, motstand, strekk- og skjærkrefter og tilstrekkelig mobilitet, d.v.s. tilstedeværelsen av friksjonskrefter og tangentielle spenninger.
Prosjektets relevans:
Vi er omgitt av en enorm mengde væske. Væske omgir oss overalt og alltid. Mennesker selv er laget av væske, vann gir oss liv, vi kom fra vann og vender alltid tilbake til vann. Vi kommer over bruken av væsker hele tiden: vi drikker te, vasker hendene våre, heller bensin i en bil, hell olje i en stekepanne. Hovedegenskapen til en væske er at den er i stand til å endre form under mekanisk påkjenning.
Men det viste seg at ikke alle væsker oppfører seg på vanlig måte. Dette er såkalte ikke-newtonske væsker. Vi ble interessert i de uvanlige egenskapene til slike væsker og utførte flere eksperimenter.
Hypotese:
Gjennomfør eksperimenter der du tydelig kan se noen av de fysiske egenskapene til ikke-newtonske væsker.
Prosjektmål:
Få en ikke-newtonsk væske
Studer noen fysiske egenskaper til ikke-newtonsk væske
Prosjektmål:
Samle teoretisk materiale om ikke-newtonsk væske
Eksperimentelt studere noen fysiske egenskaper til ikke-newtonske væsker (tetthet, kokepunkt, krystalliseringstemperatur)
Finn ut omfanget av bruken av ikke-newtonske væsker
Forskningsmetoder:
Observasjon
Studie av teoretisk materiale
Gjennomføring av eksperimenter
Analyse
Teoretisk del
Væske er en av materietilstandene. Det er tre slike tilstander, de kalles også aggregattilstander: gass, flytende og fast stoff. Et stoff kalles væske hvis det har egenskapen til ubegrenset å endre form under ytre påvirkning, samtidig som det opprettholder volumet.
Den flytende tilstanden regnes vanligvis som mellomliggende mellom et fast stoff og en gass: en gass beholder verken volum eller form, men et fast stoff beholder begge deler. Væsker kan være ideelle eller ekte. Ideell - ikke-viskøse væsker med absolutt mobilitet, dvs. fraværet av friksjonskrefter og tangentielle spenninger og den absolutte uforanderligheten av volum under påvirkning av ytre krefter. Ekte - viskøse væsker som har komprimerbarhet, motstand, strekk- og skjærkrefter og tilstrekkelig mobilitet, d.v.s. tilstedeværelsen av friksjonskrefter og tangentielle spenninger. Virkelige væsker kan være newtonske eller ikke-newtonske.
Newtonske væsker er homogene væsker. Newtonsk væske er vann, olje og de fleste flytende stoffene vi er vant til i daglig bruk, det vil si de som beholder sin aggregeringstilstand uansett hva du gjør med dem (med mindre vi snakker om fordampning eller frysing, selvfølgelig) .
En annen ting er ikke-newtonske væsker. Deres særegenhet ligger i det faktum at væskeegenskapene deres varierer avhengig av strømmens hastighet.
På slutten av 1600-tallet la den store fysikeren Newton merke til at det å ro årer raskt er mye vanskeligere enn om du gjør det sakte. Og så formulerte han en lov som går ut på at viskositeten til en væske øker proporsjonalt med kraften som utøves på den. Newton kom til studiet av flyten av væsker da han prøvde å simulere bevegelsen til planetene i solsystemet ved å rotere en sylinder som representerer solen i vann. I sine observasjoner slo han fast at hvis sylinderens rotasjon opprettholdes, overføres den gradvis til hele væskemassen. Deretter, for å beskrive slike egenskaper til væsker, begynte begrepene "intern friksjon" og "viskositet" å bli brukt, som ble like utbredt. Historisk sett la disse verkene til Newton grunnlaget for studiet av viskositet og reologi.
Når væsken er heterogen, for eksempel, består den av store molekyler som danner komplekse romlige strukturer, så under flyten avhenger viskositeten av hastighetsgradienten. Slike væsker kalles ikke-newtonske. Ikke-newtonske, eller anomale, er væsker hvis strømning ikke overholder Newtons lov. Det er mange slike væsker som er unormale fra et hydraulisk synspunkt. De er mye brukt i olje-, kjemisk-, prosess- og annen industri.
Ikke-newtonske væsker adlyder ikke lovene til vanlige væsker disse væskene endrer deres tetthet og viskositet når de utsettes for fysisk kraft, ikke bare mekanisk kraft, men til og med lydbølger og elektromagnetiske felt. Hvis du virker mekanisk på en vanlig væske, så jo større påvirkning på den, jo større skifting mellom væskeplanene, med andre ord, jo sterkere påvirkning på væsken, jo raskere vil den strømme og endre form. Hvis vi virker på en ikke-newtonsk væske med mekaniske krefter vil vi få en helt annen effekt, væsken vil begynne å ta på seg egenskapene til faste stoffer og oppføre seg som et fast stoff, forbindelsen mellom væskens molekyler vil øke med økende kraft på den, som et resultat vil vi bli møtt med den fysiske vanskeligheten med å flytte lagene av slike væsker . Viskositeten til ikke-newtonske væsker øker når hastigheten på væskestrømmen avtar.
eksperimentell del
I den praktiske delen gjennomførte vi flere forsøk.
Eksperiment nr. 1 "Å oppnå en ikke-Newtonsk væske"
Mål: å få en ikke-newtonsk væske og sjekke hvordan den oppfører seg under normale forhold.
Utstyr: vann, stivelse, bolle.
Fremdrift av eksperimentet:
1 Ta en bolle med vann og stivelse. Blandet like deler av stoffet.
2 Resultatet er en hvit væske.
Vi la merke til at hvis du rører raskt, føler du motstand, men hvis du rører saktere, gjør du det ikke. Du kan helle den resulterende væsken i hånden og prøve å rulle den til en ball. Når vi virker på væsken, mens vi ruller ballen, vil det være en solid ball med væske i hendene våre, og jo raskere og sterkere vi virker på den, jo tettere og hardere blir ballen vår. Så snart vi løsner hendene, vil den hittil harde ballen umiddelbart spre seg over hånden vår. Dette vil skyldes det faktum at etter at påvirkningen på den opphører, vil væsken igjen ta på seg egenskapene til væskefasen.
Eksperiment nr. 2 "Studie av noen fysiske egenskaper ved ikke-newtonske væsker"
For å studere egenskapene tok vi en blanding av stivelse og vann oppnådd i forrige forsøk, dusjgelé og solsikkeolje.
Formålet med dette eksperimentet: å eksperimentelt bestemme tettheten, kokepunktet og krystalliseringstemperaturen til disse væskene.
Som et resultat av eksperimentene fikk vi følgende data:
Eksperiment nr. 3 "Studere påvirkningen av magnetiske felt på en ikke-newtonsk væske"
Eksperimenter med ferrofluid er vidt distribuert i form av videoer på Internett. Faktum er at denne typen væske, under påvirkning av en magnet, gjør visse bevegelser, noe som gjør eksperimentene veldig spektakulære.
Ferromagnetisk væske kan lages med egne hender hjemme. For å gjøre dette tar vi olje (motorolje, solsikkeolje, etc. er egnet), samt toner for en laserskriver (et stoff i pulverform). Bland nå begge ingrediensene til konsistensen av rømme.
For at effekten skal være maksimal, oppvarm den resulterende blandingen i et vannbad i omtrent en halv time, ikke glem å røre den.
Ferromagnetisk væske (ferrofluid) er en væske som er sterkt polarisert under påvirkning av et magnetfelt. Enkelt sagt, hvis du bringer en vanlig magnet nærmere denne væsken, produserer den visse bevegelser, for eksempel blir den som et pinnsvin, står opp med en pukkel, etc.
Å lage et leketøy - slim
Det aller første slimleketøyet ble laget av Mattel i 1976. Slime-leketøyet har fått popularitet på grunn av dets morsomme egenskaper – både flyt, elastisitet og evnen til å forvandle seg hele tiden. Med egenskapene til en ikke-newtonsk væske, ble slimleketøyet raskt utrolig populært blant barn og voksne. Slim kunne ikke kjøpes overalt, men de lærte snart å lage en morsom leke hjemme.
Å lage slim med egne hender og hjemme skiller seg fra den originale oppskriften. Derfor vil vi bruke mer tilgjengelige stoffer:
1. PVA lim. Hvitt, helst ferskt, lim kan kjøpes i enhver kontorrekvisita eller jernvarehandel. Vi trenger omtrent et halvt vanlig glass lim til Lizun, ca 100 gram.
2. Vann – det mest vanlige springvannet. Hvis ønskelig, kan du ta kokt, ved romtemperatur. Du trenger litt mer glass.
3. Natriumtetraborat, boraks eller boraks. Kan kjøpes på apotek i form av en 4% løsning.
4. Matfarge eller noen dråper strålende grønt. Det originale slimet er grønt, og briljant grønt er perfekt som fargestoff.
5. Målebeger, redskap og blandepinne. Som en pinne kan du ta en blyant, skje eller en annen passende gjenstand.
La oss gå videre til prosessen med å lage slim:
Løs opp en spiseskje boraks i et glass vann.
- Vend et kvart glass vann og et kvart glass lim til en homogen blanding i en annen bolle. Hvis ønskelig, tilsett fargestoff der.
- Mens du rører i limblandingen, tilsett gradvis en boraksløsning, omtrent et halvt glass. Rør til du får en geléaktig homogen masse.
- La oss sjekke resultatet: det fortykkede stoffet er faktisk et slimleketøy. Du kan legge den på bordet, knuse den og sjekke alle dens opprinnelige egenskaper.
Anvendelser av ikke-newtonske væsker
Merkelig nok er disse væskene veldig populære i verden. Når man studerer ikke-Newtonske væsker, studeres først viskositeten deres. Kunnskap om viskositet og hvordan man kan måle og vedlikeholde den hjelper i medisin, teknologi, matlaging og kosmetikkproduksjon.
Søknad i kosmetologi
Kosmetikkselskaper tjener store penger ved å finne den perfekte balansen av viskositet som kundene elsker.
For å sikre at kosmetikk fester seg til huden, gjøres de tyktflytende, enten det er flytende foundation, lipgloss, eyeliner, mascara, lotion eller neglelakk. Viskositeten for hvert produkt velges individuelt, avhengig av formålet det er ment for. Lipgloss skal for eksempel være tyktflytende nok til å holde seg lenge på leppene, men ikke for tyktflytende, ellers vil de som bruker det føle seg ubehagelig klissete på leppene. I masseproduksjonen av kosmetikk brukes spesielle stoffer kalt viskositetsmodifikatorer. I hjemmekosmetikk brukes ulike oljer og voks til samme formål.
I dusjgeléer justeres viskositeten slik at de blir liggende på kroppen lenge nok til å vaske bort smuss, men ikke lenger enn nødvendig, ellers vil personen føle seg skitten igjen. Vanligvis endres viskositeten til det ferdige kosmetiske produktet kunstig ved å tilsette viskositetsmodifiserende midler.
Den høyeste viskositeten er for salver. Viskositeten til kremer er lavere, og kremer er minst tyktflytende. Takket være dette ligger lotioner på huden i et tynnere lag enn salver og kremer, og virker forfriskende på huden. Sammenlignet med mer tyktflytende kosmetikk er de behagelige å bruke selv om sommeren, selv om de må gnis hardere inn og må påføres oftere, da de ikke sitter lenge på huden. Kremer og salver sitter lenger på huden enn lotioner og er mer fuktighetsgivende. De er spesielt gode å bruke om vinteren når det er mindre fuktighet i luften. I kaldt vær, når huden tørker og sprekker, er produkter som for eksempel kroppssmør en mellomting mellom en salve og en krem. Salver tar mye lengre tid å absorbere og etterlater huden fet, men de forblir på kroppen mye lenger. Derfor brukes de ofte i medisin.
Hvorvidt kjøperen likte viskositeten til et kosmetisk produkt avgjør ofte om han vil velge dette produktet i fremtiden. Det er derfor kosmetikkprodusenter bruker mye krefter på å oppnå den optimale viskositeten som burde appellere til de fleste kjøpere. Samme produsent produserer ofte et produkt for samme formål, for eksempel dusjgelé, i ulike versjoner og med ulik viskositet slik at forbrukerne har valgmuligheter. Under produksjonen følges oppskriften strengt for å sikre at viskositeten oppfyller standardene.
Bruk i matlaging
For å forbedre presentasjonen av retter, for å gjøre maten mer appetittvekkende og for å gjøre det lettere å spise, brukes viskøse matprodukter i matlagingen.
Produkter med høy viskositet, som sauser, er veldig praktiske å smøre på andre produkter, som brød. De brukes også til å holde lag med mat på plass. I en sandwich brukes smør, margarin, eller majones til disse formålene - da sklir ikke ost, kjøtt, fisk eller grønnsaker av brødet. I salater, spesielt flerlags, brukes også ofte majones og andre viskøse sauser for å hjelpe disse salatene med å holde formen. De mest kjente eksemplene på slike salater er sild under pels og Olivier-salat. Hvis du bruker olivenolje i stedet for majones eller annen tyktflytende saus, vil ikke grønnsaker og annen mat holde formen.
Viskøse produkter med deres evne til å holde formen brukes også til å dekorere retter. For eksempel forblir yoghurten eller majonesen på fotografiet ikke bare i formen den ble gitt, men støtter også dekorasjonene som ble plassert på den.
Søknad i medisin
I medisin er det nødvendig å kunne bestemme og kontrollere blodets viskositet, siden høy viskositet bidrar til en rekke helseproblemer. Sammenlignet med blod med normal viskositet, beveger tykt og viskøst blod seg dårlig gjennom blodårene, noe som begrenser strømmen av næringsstoffer og oksygen til organer og vev, og til og med til hjernen. Hvis vev ikke får nok oksygen, dør de, så blod med høy viskositet kan skade både vev og indre organer. Ikke bare er de delene av kroppen som trenger mest oksygen skadet, men også de som tar lengst tid før blodet når, det vil si ekstremitetene, spesielt fingrene og tærne. Ved frostskader, for eksempel, blir blodet mer tyktflytende, fører utilstrekkelig oksygen til armer og ben, spesielt vevet i fingrene, og i alvorlige tilfeller oppstår vevsdød. I en slik situasjon må fingre og noen ganger deler av lemmer amputeres.
Anvendelse innen teknologi
Ikke-newtonske væsker brukes i bilindustrien, syntetiske motoroljer basert på ikke-newtonske væsker reduserer viskositeten med flere titalls ganger når motorhastigheten øker, samtidig som friksjonen i motorer reduseres.
Konklusjon og konklusjoner
Som et resultat av det utførte arbeidet ble det foretatt en gjennomgang av teoretiske informasjonskilder. En serie eksperimenter med ikke-newtonske væsker ble utført, tettheten ble beregnet, og koke- og krystalliseringstemperaturene til ikke-newtonske væsker ble bestemt.
Basert på resultatene av forsøkene kan følgende konklusjoner trekkes:
1. Hvis vi rører en ikke-newtonsk væske raskt, kjennes motstand, men hvis vi rører den saktere, så nei. Når den beveger seg raskt, oppfører en slik væske seg som et fast stoff.
2. Når temperaturen endres, endres væskens tetthet.
Det er mange fantastiske ting rundt oss, og ikke-newtonsk væske er et godt eksempel på dette. Vi håper at vi klarte å demonstrere dens fantastiske egenskaper.
Basert på resultatene av arbeidet ble alle tildelte oppgaver utført og alle planlagte forsøk ble utført. Eksperimentene og presentasjonen illustrerte hensikten med arbeidet vi gjorde.
Litteratur
Undervisningsmateriell:
1. A. V. Peryshkin. Fysikk 7. klasse, Bustard, Moskva 2008
2. Zarembo L.K., Bolotovsky B.M., Stakhanov I.P. og andre skolebarn om moderne fysikk. Opplysning, 2006
3. Kabardin O.F., Physics, reference materials, Education, 1988
Arbeidet ble fullført:
Skibin Ilya, elev i 9. klasse
Kharitonov Vadim, elev i 9. klasse
Veileder:
Gievskaya Lyudmila Ivanovna
Fysikklærer
Kommunal statlig utdanningsinstitusjon
Novokalitvenskaya ungdomsskole
Rossoshansky kommunedistrikt
Voronezh-regionen
Selv om du går rundt eller . Uansett hvilken kraft som virker på vann, olje eller melk, vil de fortsatt beholde sin flytende tilstand, det være seg omrøring, helling eller annen fysisk påvirkning.
En annen ting er ikke-newtonsk. Deres særegenhet ligger i det faktum at væsken deres svinger avhengig av strømmens hastighet. Ikke-newtonsk væske fås enkelt ved å blande vann med spiselig potet/mais-stivelse.
Kilder:
- ikke-newtonsk væske hvordan lage
Vanlige væsker sprer seg, skimrer og er lett permeable. Men det er stoffer som kan ta en vertikal stilling og til og med tåle vekten til en person. De kalles ikke-newtonske væsker.
Det finnes emulsjoner hvis viskositet er variabel og avhengig av deformasjonshastigheten. Det er utviklet mange fjæringer med egenskaper som strider mot hydraulikkens lover. Bruken deres har blitt utbredt i kjemiske, prosesserings-, olje- og andre grener av moderne industri.
Disse inkluderer kloakkslam, tannkrem, flytende såpe, borevæsker osv. Vanligvis er disse blandingene heterogene. De inneholder store molekyler som er i stand til å danne komplekse romlige strukturer. Unntak er de tilberedt med potet- eller maisstivelse.
Tilberedning av ikke-newtonsk væske hjemme
For å lage en emulsjon trenger du vann. Vanligvis brukes ingrediensene i like deler, men noen ganger er forholdet 1:3 til fordel for vann. Etter blanding er den resulterende væsken lik gelé i konsistens og har interessante egenskaper.Hvis du sakte legger en gjenstand i en beholder med emulsjon, vil resultatet være likt å dyppe tingen i maling. Ved å svinge godt og treffe blandingen med neven kan du merke endringer i egenskapene. Hånden vil rekylere som fra en kollisjon med et fast stoff.
Emulsjonen helles fra stor høyde, i kontakt med overflaten, akkumuleres i klumper. I begynnelsen av strømmen vil den renne som en vanlig væske. Et annet eksperiment er å sakte stikke hånden inn i komposisjonen og klemme fingrene skarpt. Et hardt lag dannes mellom dem.
Du kan legge hånden opp til håndleddet i opphenget og prøve å trekke den skarpt ut. Det er stor sjanse for at beholderen med emulsjonen hever seg med hånden din.
Bruke egenskapene til en ikke-newtonsk væske for å lage et slim
Den første ble opprettet i 1976. Den fikk enorm popularitet på grunn av dens uvanlige egenskaper. Slimet var samtidig elastisk, flytende og hadde evnen til hele tiden å forvandle seg. Slike egenskaper har gjort etterspørselen etter leken enorm blant voksne.Kvikksand - en ikke-newtonsk væske i ørkenen
De har egenskapene til faste stoffer og væsker over natten på grunn av den uvanlige konfigurasjonen av sandkorn. Vannstrømmen som ligger under kvikksanden pisker opp et løst lag med sandkorn til massen av en reisende som har vandret til bunnen kollapser strukturen.Sanden omfordeles og begynner å suge inn personen. Forsøk på å komme seg ut på egen hånd fører til tynn luft, og trekker bena tilbake med titanisk kraft. Kraften som kreves for å frigjøre lemmene i dette tilfellet er sammenlignbar med vekten til maskinen.
Tettheten av kvikksand er større enn grunnvannets. Men du kan ikke svømme i dem. På grunn av økt fuktighet danner sandkorn et tyktflytende stoff.
Ethvert forsøk på å flytte forårsaker kraftig motstand. Sandmassen, som beveger seg med lav hastighet, har ikke tid til å fylle hulrommet som dannes bak det fortrengte objektet. Det dannes et vakuum i den. Det stivner som svar på plutselige bevegelser. Bevegelse i kvikksand er bare mulig hvis det gjøres veldig jevnt og sakte.
En Newtonsk væske er et hvilket som helst flytende stoff som har en konstant viskositet, uavhengig av den ytre belastningen som virker på den. Et eksempel er vann. For ikke-newtonske væsker vil viskositeten endres og avhenger direkte av bevegelseshastigheten.
Hva er newtonske væsker?
Eksempler på newtonske væsker er slurryer, suspensjoner, geler og kolloider. Hovedtrekket til slike stoffer er at viskositeten for dem er konstant og ikke endres i forhold til deformasjonshastigheten.
Tøyningshastighet er den relative spenningen som en væske opplever når den beveger seg. De fleste væsker er newtonske og Bernoullis ligninger for laminære og turbulente strømninger er anvendelige for dem.
Strekkhastighet
Skjærfølsomme væsker er mer flytende. Skjærhastigheten eller gapet mellom stoffet og karets vegger påvirker som regel ikke denne parameteren i stor grad og kan neglisjeres. Tøyningshastighetsverdien er kjent for alle materialer og er en tabellverdi.
I noen tilfeller kan det imidlertid endre seg. For eksempel, hvis væsken er en emulsjon som påføres fotografisk film, kan selv mindre ufullkommenheter forårsake flekker og sluttproduktet vil ikke bli så bra som det burde være.
Ulike væsker og deres viskositeter
I newtonske væsker er viskositeten uavhengig av skjærhastigheten. For noen av dem varierer imidlertid viskositeten med tiden. Dette manifesteres ved endringer i trykk i tanken eller røret. Slike væsker kalles dilatant eller tiksotropisk.
For latente væsker øker alltid skjærspenningen, siden deres viskositet og økningen i skjærhastighet henger sammen. For tiksotrope væsker kan disse parameterne endres kaotisk. Tøyningshastigheten kan ikke øke raskt når viskositeten synker. Derfor kan bevegelseshastigheten til materiepartikler øke, redusere eller forbli den samme. Alt avhenger av typen væske. Imidlertid har tøyningshastigheten en tendens til å avta. Dette betyr at den også vil avta med bevegelseshastigheten til stoffet. Med andre ord begynner væsken tyktflytende, men når den begynner å bevege seg, blir den mindre tyktflytende. Dette betyr at det kreves mindre energi for å pumpe den.
Å neglisjere pumpemotorkraft er et fenomen. Denne verdien beregnes vanligvis for i bevegelse. I praksis trengs det en mye kraftigere motor for å få stoffet til å bevege seg. Ketchup er ett eksempel på dette fenomenet. Derfor må vi riste flasken for at den skal begynne å renne. Når prosessen har begynt, går den raskere.
Hei venner! Velkommen til vårt hjemmelaboratorium!
Og hva de unge eksperimentørene Artyom og Alexandra ikke har gjort. Og de lagde mat, og malte og fant opp. Men alt er ikke nok for dem! Og i dag bestemte gutta seg for å finne ut hvordan man lager en ikke-newtonsk væske hjemme. Er det mulig?
Som det viste seg, er det fullt mulig. Bevis i videoen under.
Fremdrift av eksperimentet
Forklaring
Hva er en ikke-newtonsk væske? Og hvorfor heter det det?
Litt historie. På slutten av det syttende - begynnelsen av det attende århundre bodde den berømte fysikeren Isaac Newton i England. Det var han som oppdaget loven om universell gravitasjon. Men det handler ikke om det nå.
En dag fløt Newton på båten sin og satt på årene. Og siden Newton var en veldig oppmerksom person, la han merke til at hvis du ror årene sakte og bevisst, vil årene lett passere gjennom vannet. Men hvis du bruker mer kraft og begynner å ro mye raskere, så passerer årene gjennom vannet mye vanskeligere.
«Hvordan kan dette være?» tenkte fysikeren. Han tenkte lenge, utførte forskjellige eksperimenter og beregninger, og som et resultat oppdaget han en annen lov, som i sin enkleste form høres slik ut:
Viskositeten til en væske øker proporsjonalt med kraften som utøves på den.
Viskositet, for å si det enkelt, er evnen til å motstå. Du kan føle denne egenskapen til vann mens du bader i badekaret. Prøv å dyppe hånden sakte i vannet, vannet vil ikke gi deg noen motstand.
Og hvis du slår hardt på overflaten av vannet, vil du føle motstanden, og det kan til og med gjøre litt vondt, så vær forsiktig.
Er det mulig å påvirke vann med en slik kraft at det blir nesten fast? Og kanskje til og med tåle en person? Som for eksempel i denne videoen.
Hva ser vi her? En mann løper på vann. Ufattelig! Flott! Tilsynelatende løper den så fort og har så sterk innvirkning på overflaten av reservoaret at væsken blir så tyktflytende at den lar seg avstøte.
Som det viser seg, er dette bare en spøk. Personene i videoen løp ikke på vann, men på gangveier som de gjemte under vann.
Og for å virkelig løpe på vann, må en person som veier 74 kg og fotstørrelse 42 løpe i en hastighet på 150 km/t!
For referanse. Den raskeste mannen på planeten er Usain Bolt. Jamaicansk idrettsutøver. Maksimal hastighet er 37,578 km/t.
Så å løpe på vann er noe ut av science fiction. Og dette gjelder ikke bare vann, men også melk eller smør. Ja til alle væsker som følger Newtons lov.
Imidlertid følger ikke alle denne loven. Og slike "uregjerlige" væsker kalles ikke-newtonske. Og gutta laget akkurat en slik væske, veldig lik slim.
Det krever ikke enorm kraft for å gjøre det resulterende stoffet veldig hardt. Bare en liten innsats er nok, og hun gjør allerede motstand med all kraft. Det er av denne grunn at du kan løpe gjennom en ikke-newtonsk væske. Tro meg ikke? Se videoen)
Interessant, ikke sant?
Oppskriften er enkel. Du trenger stivelse og vann, men ikke varmt, men kaldt. Vi fant ut eksperimentelt at du må tilsette dobbelt så mye stivelse som vann. Du kan tilsette fargestoff i vannet, og da blir slimet ditt også farget.
Er det mulig å klare seg uten stivelse? De sier det er mulig, men vi har ikke prøvd det. Men oppskriften blir slik:
I en bolle må du blande ¾ kopp vann med 1 kopp PVA-lim.
I en annen bolle blander du ½ kopp vann og 2 ss. skjeer med boraks.
Kombiner deretter disse to løsningene og bland.
Enig i at alternativet med stivelse og vann er mye enklere. Og alle ingrediensene er hjemme, for hånden eller i nærmeste matbutikk.
Hvor brukes ikke-newtonske væsker? Det er mange av dem, så unormale, de er mye brukt i forskjellige bransjer. I oljeindustrien, for eksempel i kjemi- eller prosessindustrien. Alle disse væskene er kunstig skapt.
Men de forekommer også i naturen. For eksempel er en sumpmyr også en ikke-newtonsk væske. Kvikksand i ørkener oppfører seg som slike væsker de "suger" inn i seg selv alt som faller på dem.
Vel, etter å ha fullført eksperimentet og slått av videokameraet, fant vi ut at med en så unormal væske kan du også opptre i sirkuset. Se videoen)
Det var alt for i dag, venner. Prøv dette eksperimentet selv, det er veldig interessant)
Du vil finne enda flere eksperimenter med vann. Neste lørdag vil hjemmelaboratoriet vårt glede deg med et nytt eksperiment. Kanskje vi skal lage kunstsnø. Ikke gå glipp)
Hilsen Artyom, Alexandra og Evgenia Klimkovich.
Hallo!
La meg introdusere den unge eksperten Stas. Han elsker å eksperimentere og lære nye ting i hjemmelaboratoriet.
I dag, spesielt for lesere av Entertaining Science, vil han fortelle deg om egenskapene til ikke-newtonske væsker. Vennligst kjærlighet og respekt. Ord til Stas.
Væske finnes overalt i verden rundt oss. Egenskapene til væsker er kjent for alle, og enhver person som samhandler med dem kan i en eller annen grad forutsi hvordan enhver væske vil oppføre seg i en bestemt situasjon.
Væsker, hvis egenskaper vi er vant til å observere i daglig bruk, overholder Newtons lov, kalles Newtonsk.
Newtonsk væske, viskøs væske, væske som følger Newtons lov om viskøs friksjon i sin strømning .
Tilbake på slutten av 1600-tallet la den store fysikeren Newton merke til at det å ro årer raskt er mye vanskeligere enn om du gjør det sakte. Og så formulerte han en lov som går ut på at viskositeten til en væske øker proporsjonalt med kraften som utøves på den.
ikke adlyd lovene til vanlige væsker, disse væskene endrer sin tetthet og viskositet når de utsettes for fysisk kraft, ikke bare av mekanisk kraft, men til og med av lydbølger. Jo sterkere virkningen på en vanlig væske er, jo raskere vil den strømme og endre form. Hvis vi påvirker en ikke-newtonsk væske med mekaniske krefter vil vi få en helt annen effekt, væsken vil begynne å ta på seg egenskapene til faste stoffer og oppføre seg som et fast stoff, forbindelsen mellom væskens molekyler vil øke med økende kraft innflytelse på det. Viskositeten til ikke-newtonske væsker øker når væskestrømningshastigheten avtar. Vanligvis er slike væsker svært heterogene og består av store molekyler som danner komplekse romlige strukturer.
Jeg ble ledet til å studere dette interessante emnet ved å besøke den populærvitenskapelige utstillingen "Touch the Science", hvor et av eksperimentene var viet til ikke-newtonske væsker. Eksperimentet gjorde et stort inntrykk på meg og jeg ønsket å lære mer om de fantastiske egenskapene til væsker som motsier fysikkens lover.
Hjemme kunne jeg ikke bare gjenta det jeg så, men også studere dette fenomenet mer detaljert, utføre mange ekstra eksperimenter og komme opp med mine egne måter å bruke denne væsken på.
Et av forsøkene jeg utførte var et forsøk med stivelsesvann.
Fast væske.
Jeg tok like deler av stivelse og vann og blandet til det ble jevnt og tyktflytende. Etter det fikk jeg en blanding som ligner på rømme.
Men forskjellen på denne blandingen og en vanlig væske er at den kan være både fast og flytende på samme tid. Når den påføres jevnt, er blandingen flytende, men hvis du tar den i hånden og klemmer den kraftig, kan du danne en klump ut av den, en "snøball", som umiddelbart vil "smelte".
Konklusjon: Hvis denne væsken blir utsatt for kraft, får den egenskapene til et fast stoff.
Du kan til og med kjøre på denne væsken, men hvis du bremser handlingen, stuper personen umiddelbart ned i væsken. 
Egenskapene til denne væsken vil snart bli brukt til midlertidig reparasjon av veihull.
Hva skjer med ikke-newtonske væsker? 
Stivelsespartikler sveller i vann og danner kontakter i form av kaotisk sammenvevde molekyler.
Disse sterke forbindelsene kalles lenker. Under et kraftig støt lar sterke bindinger ikke molekylene rikke, og systemet reagerer på ytre påvirkninger som en elastisk fjær. Med sakte handling har krokene tid til å strekke seg og løsne. Nettet brytes og molekylene spres.
Unge vitenskapsmenn, kjære foreldre, respekterte besteforeldre. I dag viste og fortalte Stas deg om en uvanlig væske som har fantastiske egenskaper og kan kalles en "fast væske". Likte du det? Gå deretter til "Eksperimenter"-delen. Der finner du eksperimenter, triks og eksperimenter etter din smak. De du kan lage hjemme og overraske alle. Og for deg og barna dine har vi åpnet en ny seksjon "PocheMuk". I den svarer vi på de mest interessante lumske og vanskelige vitenskapelige spørsmålene - skriv til oss.
Jeg gleder meg veldig til kommentarer og bilder av eksperimenter!
Din Stas
Kom til laboratoriet mitt!
Det ser ut til at moderne barn ikke lenger kan bli overrasket over noe. Nymotens gadgets, leker med mange funksjoner skiller seg fra de foreldrene deres hadde i barndommen, som en moderne båt fra en trebåt.
Men i det siste er foreldrene mer og mer oppmerksomme på hva dette eller det spillet gir av utvikling. Noen av dem lar deg utforske verden og utvikle barn mentalt og fysisk.
Og hvis et slikt spill i tillegg kan lages uavhengig med deltakelse av et barn, er dette et stort pluss. Du kan finne mange slike leker på Internett. En av de enkleste og mest interessante er den såkalte ikke-newtonske væsken. Så hvordan gjør man det hjemme og hva trengs for dette?
Hva er en ikke-newtonsk væske
Før du går videre til svaret på spørsmålet: "Hvordan lage en ikke-newtonsk væske hjemme med egne hender?" - Det ville ikke skade å forstå hva det er og hvordan det fungerer.
En ikke-newtonsk væske er en slags substans som oppfører seg forskjellig ved forskjellige hastigheter av mekanisk påvirkning på den. Hvis hastigheten på ytre påvirkning på den er liten, viser den tegn på en vanlig væske. Og hvis den blir påvirket med høyere hastighet, ligner den i egenskaper på en solid kropp.
Fordelene med et slikt underholdende spill inkluderer:
- Mulighet og enkel egenproduksjon.
- Lav pris og tilgjengelighet av ingredienser.
- Kognitive muligheter for barn.
- Miljøvennlig (i motsetning til noen plastspill, inneholder det ikke skadelige stoffer, og sammensetningen er kjent for deg på forhånd).
Moro og utdanning
Hva kan være bedre enn å gjøre noe interessant og uvanlig med barnet ditt? Dessuten vil denne aktiviteten være veldig nyttig ikke bare for barn, men også for voksne. Enkelheten i hvordan du lager en ikke-newtonsk væske hjemme lar deg lage interessant moro på bare et par minutter. Resultatet er et spill som vil fengsle hele familien. I tillegg utvikler det håndmotorikk hos barn.
Hvis du treffer en ikke-newtonsk væske raskt, vil den oppføre seg som en solid kropp, og du vil føle dens elastisitet. Hvis du sakte senker hånden ned i den, vil den ikke møte noen hindring, og du vil føle at det er vann.
En annen positiv side er utviklingen av fantasi. Når den utsettes for forskjellige typer væske, oppfører den seg veldig interessant. Hvis en beholder med den plasseres på en vibrerende overflate eller bare ristes raskt, begynner den å ta veldig uvanlige former.
Ikke glem de pedagogiske fordelene. En slik væske lar en i praksis studere de enkleste grunnprinsippene i fysikk - egenskapene til faste og flytende kropper.
Hvordan lage en ikke-newtonsk væske hjemme: to måter
Sammensetningen av blandingen påvirker dens egenskaper direkte. Derfor bør du vite hvordan du lager ikke-newtonsk væske hjemme. Oppskriften er veldig enkel. Den har bare to hovedingredienser - vann og stivelse. Den siste ingrediensen kan enten være mais eller potet. Vannet skal være kaldt. Alt blandes grundig. Alt er klart!
For en mer flytende tilstand av blandingen, ta en 1:1 andel av vann og stivelse. For hardere - 1:2. Hvis ønskelig, kan du legge til matfarge, da blir blandingen lys.
Hvordan lage en ikke-newtonsk væske hjemme uten stivelse? Denne oppskriften er litt mer komplisert, men like effektiv som den forrige. Først blandes vann og vanlig PVA-lim i proporsjoner på 0,75:1. Vann blandes separat med en liten mengde boraks. Etter dette blandes begge komposisjonene og blandes grundig.
Begge metodene gjør det mulig å få en ikke-newtonsk væske, men den første er mye enklere og den mest populære.
Mer vann og stivelse...
Når du vet hvordan du lager en ikke-newtonsk væske hjemme, kan du, ved å øke proporsjonene, lage en tilstrekkelig mengde av en slik blanding og fylle den, for eksempel med et lite barnebasseng. En dybde på 15-25 centimeter vil være nok. Da kan du hoppe, løpe, danse på overflaten av denne væsken uten å falle gjennom. Men hvis du stopper, stuper du umiddelbart ut i det. Dette er flott underholdning for voksne og barn.
I Malaysia var et helt svømmebasseng fylt med ikke-newtonsk væske. Dette stedet ble umiddelbart veldig populært. Folk i alle aldre har det gøy der.