≡× MENY

•   Girkasse
• Motor
• Motor 
• Væsker
• Girkasse 

La oss forberede en ikke-newtonsk væske og bli kjent med dens uvanlige egenskaper. Newtonske og ikke-newtonske væsker Newtonske væsker i et hjul

Merk følgende! Nettstedets administrasjon er ikke ansvarlig for innholdet i metodologisk utvikling, så vel som for overholdelse av utviklingen med Federal State Education Standard.

• Deltaker: Verkholamova Maria Denisovna
• Leder: Andreeva Yulia Vyacheslavovna

Hensikten med arbeidet er å finne ut egenskapene og noen egenskaper til ikke-newtonske væsker og mulighetene for deres bruk i veireparasjoner.

Introduksjon

Dette arbeidet er viet til uvanlige væsker, de som ikke studeres i fysikk- og kjemikurs på skolen, men som har fantastiske egenskaper og er veldig interessante å studere: under små belastninger er de myke, flytende og elastiske, og under store belastninger blir de harde og veldig elastisk. Disse væskene kalles ikke-newtonske.

De første arbeidene om egenskapene til ikke-newtonske væsker dukket opp på 50-tallet av forrige århundre og var assosiert med utviklingen av biomekanikk, bionikk, biohydrodynamikk og næringsmiddelindustrien. Den utbredte bruken av polymer- og nanopulvertilsetningsstoffer i et bredt spekter av påførte væskedynamikkproblemer har nå fornyet interessen for ikke-newtonske væsker.

De mest kjente eksemplene på slike væsker er: kvikksand og kjente melkeelver fra russiske eventyr - gelébanker. Kvikksand er farlig fordi det kan suge inn alt som kommer inn i det. Stå på slik sand, og du vil begynne å synke i den, men hvis du raskt treffer kvikksanden, vil den umiddelbart stivne. (Figur 5)

Ris. 5. Kvikksand

Egenskapene til ikke-newtonske væsker studeres av vitenskapen om reologi (fra det greske rheos - flyt, flyt og logos - ord, doktrine), en vitenskap som studerer deformasjonsegenskapene til virkelige kropper, vitenskapen om deformasjon og fluiditet av materie . Reologi undersøker de mekaniske påkjenningene som virker på en kropp og deformasjonene de forårsaker. Begrepet "reologi" ble introdusert av den amerikanske kjemikeren Eugene Bingham. Offisielt ble begrepet "reologi" tatt i bruk på 3rd Symposium on Plasticity (1929, USA), men visse prinsipper for reologi ble etablert lenge før det.

Reologi er tett sammenvevd med fluidmekanikk, teorier om elastisitet, plastisitet og kryp. Reologi er basert på Isaac Newtons lover om motstand mot bevegelsen av en viskøs væske, Navier-Stokes-ligningene for bevegelsen av en inkompressibel viskøs væske, arbeidet til J. Maxwell, W. Thomson, etc. Betydelige bidrag ble gitt av russiske forskere: D. I. Mendeleev, N. P. Petrov, F. N. Shvedov og de sovjetiske forskere P.A. Volarovich, G.V.

Problemer med reologi må støtes på i teknologi når man utvikler teknologi for ulike produksjonsprosesser, under designarbeid og designberegninger knyttet til en lang rekke materialer: metaller (spesielt ved høye temperaturer), komposittmaterialer, polymersystemer (smelter, løsninger, kompositt). materialer, gummi), petroleumsprodukter, leire og annen jord, bergarter, byggematerialer (betong, bitumen, silikater, etc.), dispergerte systemer (skum, emulsjoner, suspensjoner, pulvere, pastaer), matvarer, etc. En underavdeling av reologi - bioreologi studerer de mekaniske egenskapene til biologiske væsker (blod, synovialvæsker, pleuravæsker) og deformasjonsegenskapene til muskler og blodkar hos mennesker og dyr.

Derfor, fra et praktisk synspunkt, er forskning på dette området relevant og helt nødvendig. Fra et rent vitenskapelig synspunkt er studiet av ikke-newtonske væsker også veldig interessant og relevant, siden de selv i enkle strømmer kan vise atferd som er kvalitativt forskjellig fra oppførselen til en vanlig newtonsk væske.

Det problematiske spørsmålet som forfatteren av verket stiller er: kan en bil bevege seg og en person gå på overflaten av væske?

Forskningshypotese: det er væsker på overflaten som en person kan gå eller en bil kan kjøre, men dette er væsker med spesielle egenskaper, egenskapene til disse væskene skiller seg fra egenskapene til for eksempel vann.

Målet med arbeidet– finn ut egenskapene og noen egenskaper til ikke-newtonske væsker og mulighetene for deres bruk i veireparasjoner.

Forskningsmål:

1. Finn definisjoner og beskrivelser av ikke-newtonske væsker i informasjonskilder.
2. Gjennomfør en undersøkelse blant eldre skolebarn og voksne om deres bevissthet om ikke-newtonske væsker.
3. Beskriv egenskapene til ikke-newtonske væsker og deres forskjeller fra newtonske væsker.
4. Finn ut klassifiseringen av ikke-newtonske væsker.
5. Finn oppskrifter for å lage ikke-newtonske væsker og lag dem.
6. Gjennomfør en eksperimentell studie av noen egenskaper til ikke-newtonske væsker ved å ta bilder.
7. For å finne ut mulighetene for kortvarig bruk av ikke-newtonske væsker i veireparasjoner

Forskningsmetoder:

1. Teoretisk forskning ved hjelp av relevant litteratur og internettressurser.
2. Komparativ analyse av de mekaniske egenskapene til newtonske og ikke-newtonske væsker.
3. Eksperimentelle studier av egenskapene til ikke-newtonske væsker: en vandig løsning av stivelse, handgam ("smart plasticine"), etc.
4. Visuelle observasjoner etterfulgt av fotografier.
5. Spørsmål.

Relevans Arbeidet er at det er ubetydelig forskning på egenskapene til en ikke-newtonsk væske, og et stoff som inneholder egenskapene til både en væske og et fast stoff kan brukes på mange områder av livet - og i hovedsak - til å løse veiproblemer .

Del 1

1.1. Kjennetegn ved flytende tilstand

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.

Væske er en tilstand av materie der den kan endre form på ubestemt tid under ytre mekanisk påvirkning, selv svært liten, mens den praktisk talt opprettholder volumet. En væske har ikke en så sterk indre forbindelse mellom partikler som et fast legeme gjør for å motstå påvirkning av ytre krefter (for eksempel tyngdekraften), derfor smører ikke den samme tyngdekraften en stålkniv som ligger på et bord på den, men presser vann i et glass, og tvinger henne til å ta formen hans. Denne egenskapen til væsker kalles fluiditet.

En annen viktig egenskap ved væsker, som gjør dem lik gasser, er viskositet. Det er definert som evnen til å motstå bevegelsen av en del av en væske i forhold til en annen.

Når tilstøtende lag av partikler (molekyler) som utgjør en væske beveger seg i forhold til hverandre, oppstår det uunngåelig en kollisjon av partikler, og det oppstår krefter som hemmer deres ordnede bevegelse. I dette tilfellet blir den kinetiske energien til den ordnede bevegelsen av partikler til termisk energi - varme frigjøres, noe som ligner resultatet av virkningen av tørre friksjonskrefter når gnideflatene varmes opp. Derfor ble viskositet også kalt, analogt med faste stoffer, viskøse friksjonskrefter.

Effekten av viskøse friksjonskrefter kan lett sees ved å røre for eksempel vann i en panne. Når vi rører med en skje rundt en sirkel med liten radius, i midten av pannen, legger vi merke til at først bare midten av vannlinsen roterer, og så begynner gradvis flere og flere ytre væskelag å bli involvert i rotasjon - og de er involvert på grunn av friksjonen av lag med vannmolekyler mot hverandre venn. Jo større viskositeten til den omrørte væsken er, desto mer kraft må skjeen påføres, og jo lettere trekkes de ytre lagene inn i bevegelse.

Alle væsker har viskositet (bortsett fra den superflytende fraksjonen av flytende helium), og den er forskjellig for alle. Flytende gasser er veldig flytende væsker ved romtemperatur er heller ikke veldig viskøse. Komplekse væskesystemer - geler, emulsjoner eller suspensjoner, inkludert væsker med ekstremt høy viskositet - glass og amorfe faste stoffer har høyest viskositet. Viskositeten til glass er så høy at når det utsettes for mekanisk påvirkning på glass, vil det foretrekke å ha en ødelagt struktur i stedet for å forskyve lagene av molekylene i forhold til hverandre - og sprekke, i stedet for å lekke. Ser du samtidig på for eksempel et gammelt vindusglass som allerede er flere (minst fem) tiår gammelt, vil du legge merke til at glassplaten har ulik tykkelse i topp og bunn. Dette tyder på at glasset fortsatt flyter, men monstrøst sakte.

Alle viskøse væsker deles inn i Newtonsk og ikke-Newtonsk.

1.2. Newtonske og ikke-newtonske væsker

Hvis viskositeten i et fluid i bevegelse bare avhenger av dets natur og temperatur og ikke avhenger av hastighetsgradienten (gradienten er retningen til den raskeste økningen av en viss verdi, i dette tilfellet hastighet), kalles slike fluider Newtonsk. Virkelige væsker kan være newtonske eller ikke-newtonske. I newtonske væsker, når ett lag med væske beveger seg i forhold til et annet, er størrelsen på skjærspenningen proporsjonal med skjærhastigheten. Ved relativ hvile er disse spenningene null.

Dette mønsteret ble etablert av Newton i 1686, og det er derfor disse væskene (vann, olje, bensin, parafin, glyserin, etc.) kalles newtonske væsker. Ikke-newtonske væsker har ikke stor mobilitet og skiller seg fra newtonske væsker ved tilstedeværelsen av tangentielle spenninger (indre friksjon) i hvile.

De fleste væskene vi er vant til å håndtere er newtonske: vann, vandige løsninger, petroleumsprodukter, aceton, etc. Ved laminær skjærstrøm av væske mellom to planparallelle plater, hvor den øvre beveger seg med konstant hastighet v under makt F, og den nedre er ubevegelig, beveger væskelagene seg med forskjellige hastigheter - fra maksimum ved den øvre platen til null ved den nedre Strømmen av newtonske væsker adlyder Newton-Petrov-ligningen, det vil si den tangentielle spenningen og hastigheten. gradient er lineært avhengig, og proporsjonalitetskoeffisienten η mellom disse mengdene er kjent som viskositet:

τ =F/S,

hvor τ er tangentiell spenning (friksjonsspenning); F- indre friksjonskraft; S- overflateareal av kontaktende lag av væske.

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. I SI-systemet er viskositetsverdier η uttrykt i Pa s. For gasser er η vanligvis fra 1 til 100 μPa s, for vann ved 20°C 1 mPa s, for de fleste lavmolekylære væsker opp til 10 Pa s.

Ikke-newtonske væsker adlyder ikke 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.

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 væskestrømningshastigheten avtar.

For eksempel oppfører en vandig løsning av stivelse seg annerledes avhengig av eksponeringen.

Hvis du handler skarpt, sterkt, raskt på det, viser det egenskaper som er nær egenskapene til faste stoffer (fig. 1), og når det eksponeres sakte, blir det en væske og flyter (fig. 2).

Ris. 1. Rask effekt på stivelse

Ris. 2. Langsom effekt på stivelse

1.3. Klassifisering av ikke-newtonske væsker

Kjente klassifiseringer av ikke-newtonske væsker er basert på empiriske ligninger som relaterer viskositet og tøyningshastighet. Disse ligningene brukes til å konstruere fluidstrømningskurver (fig. 3)

Ris. 3 væskestrømskurver:
1 - ikke-lineær viskoplastisk, 2 - viskoplastisk, 3 - pseudoplastisk, 4 - Newtonsk, 5 - dilatant

I følge Newton-Petrov-ligningen er strømningskurven til newtonske væsker, det vil si grafen for avhengigheten av tangentiell spenning på hastighetsgradienten, en rett linje som strekker seg fra origo (i figur 3, linje nr. 4). Helningen til denne linjen er proporsjonal med viskositeten til den newtonske væsken.

Ikke-Newtonske, eller anomale, er væsker hvis strømning ikke overholder Newtons lov for dem, er tangentielle spenninger uttrykt av mer komplekse forhold enn Newton-Petrov-ligningen. 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 er delt inn i tre hovedgrupper:

• ikke-Newtonske viskøse væsker;
• ikke-newtonske ikke-reostable væsker;
• ikke-newtonske viskoelastiske væsker.

Den første gruppen inkluderer viskøse (eller stasjonære) ikke-newtonske væsker, hvis egenskaper ikke avhenger av tid. Basert på typen strømningskurver skilles følgende væsker fra denne gruppen: Bingham (eller viskoplastisk), pseudoplastisk og dilatant.

Bingham eller viskoplastiske (kurve 2) væsker begynner å strømme først etter påføring av en spenning som overstiger flytegrensen. I dette tilfellet blir strukturen til plastvæsken ødelagt, og den oppfører seg som Newtonsk. Bingham-væsker inkluderer tykke suspensjoner (ulike pastaer og slam, oljemaling, etc.).

Pseudoplastiske væsker (kurve 3) er mest utbredt i gruppen av ikke-newtonske væsker som vurderes. Disse inkluderer løsninger av polymerer, cellulose og suspensjoner med en asymmetrisk partikkelstruktur, etc.

Pseudoplastiske væsker, som Newtonske, begynner å strømme ved de laveste verdiene av τ (friksjonsspenning).

Dilatantvæsker (kurve 5) inneholder en væskefase i en mengde som gjør at de kan fylle hulrommene mellom partiklene i den faste fasen i hvile eller ved en veldig langsom strømning. Når hastigheten øker, beveger partiklene i den faste fasen seg raskere i forhold til hverandre, friksjonskreftene mellom partiklene øker, og den tilsynelatende viskositeten øker. Dilaterende væsker inkluderer suspensjoner av stivelse, kaliumsilikat, forskjellige lim, etc.

Ikke-lineære viskoplastiske væsker (kurve 1) begynner å bevege seg så snart skjærspenningen overstiger den statiske spenningen. Videre, med en økning i hastighetsgradienten, øker friksjonsspenningen i væsken ikke-lineært til en verdi ved hvilken ødeleggelsen av strukturen slutter. Etter dette skiller ikke væskens oppførsel seg fra newtonsk. Blod tilhører denne gruppen av væsker.

Den andre gruppen av ikke-reostable væsker inkluderer ikke-newtonske væsker, hvis egenskaper avhenger av tid. Disse væskene er delt inn i tiksotrope (hvis tilsynelatende viskositet avtar med tiden) og reopectic (hvis tilsynelatende viskositet øker med tiden).

Tiksotropiske væsker inkluderer mange fargestoffer, noen matprodukter (yoghurt, kefir, ketchupsaus, gelatinløsninger, majones, sennep, honning), barberkrem, etc., hvis viskositet avtar når de ristes.

Reopetiske væsker inkluderer suspensjoner av bentonittleire og noen kolloidale løsninger.

Den tredje gruppen inkluderer viskoelastiske eller Maxwellske væsker. Den tilsynelatende viskositeten til disse væskene avtar under påvirkning av stress, etter fjerning av hvilken væsken delvis gjenoppretter sin form. Denne typen væske inkluderer noen harpikser og pastaer med en deiglignende konsistens.

1.4. Anvendelser av ikke-newtonske væsker

I militær produksjon

Disse væskene er veldig populære i verden. I USA, basert på disse væskene, begynte forsvarsdepartementet å produsere kroppsrustninger for militæret (vedlegg. Fig. 4). Disse skuddsikre vestene har bedre egenskaper enn konvensjonelle, da de er lettere i vekt og lettere å produsere. Materialet som kroppsrustningen er laget av kalles d3o. D3o-materialet, utviklet av det amerikanske selskapet med samme navn, tilhører dilatante ikke-newtonske væsker. Faktisk oppfører d3o seg som godt avkjølt karamell, bare enda mer følsom for stress.

Ris. 4 Kroppsrustning fra d3o

Hvis du trykker forsiktig på d3o, det vil si med en liten trykkøkning, er den elastisk, som lateks, du kan rulle kuler og pølser ut av den, som plastelina. Imidlertid, med en kraftig økning i gradienten av deformasjonshastigheten, er det ikke mulig å kompensere for friksjonen mellom partiklene og følgelig sikre deres drift i forhold til hverandre, som et resultat av at det dannes en øyeblikkelig stiv struktur i d3o, forårsaket av den vanlige, tørre friksjonen mellom partiklene - det er dette som sikrer den brå endringen i viskositet , tilsynelatende herding av materialet. Så snart en så skarp belastning fjernes, vil d3o slappe av og bli myk og elastisk igjen.

Det siste vellykkede "liquid armor"-prosjektet ble opprettet av den engelske grenen av BAE Systems. Sammensetningen deres Shear Thickening Liquid (arbeidsnavn skuddsikker krem) dukket opp i 2010 og er planlagt for bruk ikke i sin egen form, men i kombinasjon med Kevlar-ark. Av åpenbare grunner avslører ikke BAE Systems sammensetningen av dets ikke-newtonske væske for kroppsrustning, men med kjennskap til fysikk kan visse konklusjoner trekkes. Mest sannsynlig er det en vandig løsning av noen substans(er) som har de best egnede viskositetsegenskapene for høye påvirkninger. I Shear Thickening Liquid-prosjektet kom ting endelig til å lage en fullverdig kroppsrustning, om enn en eksperimentell. Med samme tykkelse som en 30-lags Kevlar-vest har den "flytende" vesten tre ganger færre lag med syntetisk stoff og halvparten av vekten. Når det gjelder beskyttelse, har "liquid body armor" med STL gel nesten samme beskyttelse som 30-lags Kevlar. Forskjellen i antall stoffark kompenseres av spesielle polymerposer med ikke-newtonsk gel. Tilbake i 2010 begynte testing av en ferdig eksperimentell gelbasert kroppsrustning. For dette formålet ble det skutt på forsøks- og kontrollprøver. 9 mm kulene til 9x19 mm Luger-patronen ble avfyrt fra en spesiell luftpistol med en munningshastighet på ca. 300 m/s, noe som ligner noe på de fleste typer skytevåpen som er kammeret for denne patronen. Beskyttelsesegenskapene til den eksperimentelle og kontrollpanseren viste seg å være omtrent de samme.

I bilindustrien

Ikke-newtonske væsker brukes også i bilindustrien. Syntetiske motoroljer basert på ikke-newtonske væsker reduserer viskositeten med flere titalls ganger når motorhastigheten øker, samtidig som friksjonen i motorene reduseres.

Magnetiske fine ikke-newtonske væsker, en annen representant for dette naturens mirakel. De består av fine magnetittkrystaller suspendert i syntetisk olje når en slik væske utsettes for et magnetfelt, øker væsken sin tetthet 100 ganger, men forblir fortsatt fleksibel. Disse væskene brukes i de nyeste teknologiene for avskrivning av visse elementer av transportutstyr eller mekaniske maskiner.

Reologiske studier gjør det mulig å løse anvendte hydrodynamiske problemer - transport av ikke-newtonske væsker gjennom rørledninger, flyt av polymerer, matprodukter, byggematerialer i prosessutstyr, bevegelse av borevæsker i formasjoner, etc.

Bruken av sterkt dispergerte adsorbenter, for eksempel diatomitter, med stoffer adsorbert på overflaten som kan danne hydrogenbindinger med adsorbentene (alkoholer, høyere fettsyrer, aminer) er lovende. Suspensjoner brukes som arbeidsvæske i hydrauliske systemer, i form av tynne filmer i bremser og andre enheter, inkl. i girkasser, torsjonsvibrasjonsgeneratorer, etc.

I oljeindustrien

Bruken av spesifikke reologiske effekter er også av praktisk interesse. Små polymertilsetningsstoffer til vann og petroleumsprodukter gir således væsken nye reologiske egenskaper, på grunn av hvilke den hydrauliske motstanden under turbulent strømning reduseres kraftig (Toms-effekt).

Ikke-newtonske væsker har en rekke funksjoner. For eksempel har de hukommelse. Faktum er at tiden som er karakteristisk for prosessen med omorganisering av lange molekyler kan overstige tiden som kreves for å observere væskestrømmen. Strømmen har ikke tid til å omorganisere seg selv, det er en forsinkelseseffekt, som betyr en minneeffekt. Utrolige egenskaper til ikke-newtonske væsker. Når den beveger seg i et rør, opplever væsken friksjonskraft mot overflaten, som et resultat av hvilken kinetisk energi omdannes til termisk energi. Derfor er reduksjon av friksjonskraften et viktig teknisk problem. Som det viser seg, reduserer friksjonskraften betydelig å tilsette en liten mengde polymer til en væske. Denne effekten brukes ved pumping av olje gjennom lange rørledninger.

Innen navigasjon og brannslukking

Så lite som 20 ppm polyoks (langkjedet polymer) kan redusere friksjonskraften til turbulent rørstrøm med 50 %! På 50-tallet begynte amerikanske brannmenn å tilsette polymertilsetningsstoffer til væsken som strømmet fra branndysen, og lengden på strålen økte med en og en halv gang. Polymertilsetningsstoffer i smøremidler øker levetiden til maskiner og enheter. Det er mulig å øke farten til et skip ved å injisere små mengder av en polymerløsning nær baugen. Det er en hypotese om at delfiner og andre innbyggere i hav og hav også "bruker" Toms-effekten for å redusere hydrodynamisk motstand.

I kosmetologi

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 optimal viskositet, noe som burde appellere til de fleste kjøpere. Samme produsent produserer ofte et produkt for samme formål, for eksempel dusjgelé, i ulike versjoner og med ulike viskositeter slik at forbrukerne har valgmuligheter. Under produksjonen følges oppskriften strengt for å sikre at viskositeten oppfyller standardene

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 viskøs 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. (Fig.6)

Ris. 6. Honning er en ikke-newtonsk væske

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.

2. Eksperimentell studie av egenskapene til ikke-newtonske væsker

2.1. Undersøkelsesresultater

For å finne ut forekomsten av kunnskap om eksistensen av ikke-newtonske væsker, gjennomførte forfatteren av verket en undersøkelse av elever i klasse 7–11, lærere og ansatte ved kommunal budsjettinstitusjon "Secondary School No. 15".

1. Tror du en person kan gå på vannoverflaten?
2. Kan en person gå på overflaten av annen væske?
3. Hvis ja, hva slags væske er det?

Ingen av respondentene nevnte ikke-newtonske væsker, noe som tyder på manglende kunnskap om væsker av denne typen.

Men intuitivt forsto 50 % av de spurte skolebarna at slike væsker eksisterer, og 78 % av de spurte er sikre på at det ikke er vann. 17 % av de spurte elevene er veldig nærme å forstå hvordan man kan bevege seg på overflaten av en væske og hvordan den skal være: bevege seg veldig raskt, og væsken skal være veldig tyktflytende. Og uventet viste svaret "gelé" seg å være veldig nær sannheten.

Resultatene av undersøkelsen blant voksne viste omtrent det samme bildet som resultatene til skoleelever. Flertallet av voksne respondenter er sikre på at det er forbudt å gå på vann og andre væsker (73 % negative svar på spørsmål 1 og 60 % på det andre). 27 % antar at slike væsker eksisterer: de er viskøse væsker med høy tetthet.

Resultatene av undersøkelsen viste overbevisende at dette arbeidet vil være interessant ikke bare for skolebarn, men også for voksne. Jeg planlegger å presentere resultatene av forskningen min på skolens fysikk- og matematikkuke.

2.2. Eksperimenter med stivelsesmelk

Reagenser: potetstivelse, vann.

Utstyr: dyp kopp, metallpinne.

Framgang

Stivelse ble helt i en kopp. Hell i en liten mengde vann og rør med en metallstang (en glassstang er ikke egnet på grunn av dens skjørhet). Forholdet mellom stivelse og vann er omtrent 1x1. Rør til en homogen flytende masse er oppnådd.

1. Sakte senket fingeren ned i koppen når du beveger deg tilbake, forble den dekket med væske.
2. De traff væsken skarpt med fingeren, fingeren stoppet rett på overflaten av løsningen, uten å trenge inn. Jo raskere og hardere du prøver å bryte gjennom den øvre "membranen", jo mer motstand får du tilbake. Hvis du lager en stor beholder og fyller den med en stivelsesløsning, kan du gå på overflaten av en slik væske!
3. Senk tommelen og pekefingeren sakte ned i væsken, så når du presser dem raskt, får du en hard klump mellom fingrene. Det er ikke stivelsen som har frosset, det er den ikke-newtonske væsken som viser sine egenskaper.
4. De dyppet alle fingrene i væsken (dette viste seg å være vanskelig, vi måtte dyppe dem sakte), og så trakk de fingrene skarpt ut av koppen, men de klarte ikke å trekke fingrene ut av væsken, væske stiger etter fingrene sammen med koppen!
5. De helte stivelsesløsningen fra en kopp til en annen, hevet den høyere, og så at væsken strømmet ovenfra, og under ble den hardere, falt i klumper, som deretter spredte seg!
6. De la en treplanke på overflaten av væsken og hamret en spiker løst inn i den. Hvis denne prosessen foregikk i vann, ville brettet synke ved støt, og det ville ikke være mulig å hamre spikeren.
7. Rulling av kuler fra en vandig stivelsesløsning. Stivelsesløsningen helles i hånden, den ligger i en sølepytt i håndflaten. Med raske bevegelser rullet de løsningen til en ball. Mens vi ruller ballen vil det være en solid ball med væske i hendene våre, og jo raskere og sterkere vi påvirker den, jo tettere og hardere blir ballen. Så snart vi løsner hendene, vil den hittil harde ballen umiddelbart spre seg over hånden vår. Dette skyldes det faktum at etter at påvirkningen på den opphører, vil væsken igjen ta på seg egenskapene til væskefasen.
8. Eksponering av stivelsesløsning for lyd. Høyttaleren ble plassert horisontalt. En plastfilm ble lagt over høyttalerfordypningen på høyttaleren. En stivelsesløsning ble helt inn i hulrommet. De slipper lyden gjennom høyttaleren. Det ble observert at det oppsto forstyrrelser på den glatte overflaten av væsken, som endret form og størrelse avhengig av lydens volum og frekvens.

Konklusjon fra en rekke eksperimenter: viskositeten til stivelsesmelk (ikke-newtonsk væske) avhenger av mekaniske påvirkninger, inkludert vibrasjoner (lyd). Jo høyere eksponeringshastighet, jo større viskositet.

2.3. Observasjon av "Cahier-effekten"

I 1963 utførte den engelske ingeniøren Alan Kaye eksperimenter med ikke-newtonske væsker og observerte interessante fenomener. Forskeren la merke til at hvis en væske helles fra en liten høyde inn i den samme væsken eller i en væske med samme tetthet og viskositet, oppløses ikke strømmen i væsken, men ser ut til å sprette av seg selv. Dette fenomenet ble kalt "Cahier-effekten" (eller "Kaye-effekten").

Reagenser: sjampo på flaske.

Fat: dyp bred kopp, metallplate.

Framgang

1. Plasser koppen på en flat overflate og hell sjampo i den i et 3 cm lag.
2. Sjampo ble helt fra flasken i koppen i en tynn stråle fra en høyde på 20-25 cm fra overflaten av koppen. Da væsken falt fra en høyde på 20 cm ned i en lignende væske, observerte vi at en strøm av væske som falt ned begynte å sprette av overflaten til væsken under. En liten bump dannes på punktet der bekken faller. Etter at strømmen går tilbake, forsvinner tuberkelen. Effekten varte veldig kort. Det er kjent at dette fenomenet er forårsaket av væskens viskositet, men de nøyaktige årsakene til dets forekomst er ennå ikke klare. Det er funnet flere forklaringer på denne effekten.
   1) Et væskehopp kan være forårsaket av en kraftig endring i strømmens viskositet i det øyeblikket den treffer overflaten av væsken. Væsker som viser Kay-effekten er tiksotrope, noe som betyr at deres viskositet reduseres når de utsettes for skjærdeformasjon. I en fallende strøm er væskens viskositet ganske høy. Når væsken treffer en ujevnhet på overflaten, fører en skarp hastighetsendring til store skjærbelastninger, og væskens viskositet avtar. Siden væsken også er elastisk, spretter strømmen av tuberkelen.
   2) Trenger inn i væsken i koppen, bærer strømmen en tilførsel av kinetisk energi, og siden væsken har høy tetthet og viskositet, og i henhold til loven om bevaring av energi, må den kinetiske energien som innføres i et balansert system gå et sted og skyter ut den samme væskestrømmen.
   3) En væskestråle som faller ned kan ikke bryte gjennom overflatespenningen til det øvre laget og spretter til siden.
   Hvis du plasserer en metallplate under bekken i en vinkel på omtrent 45° og fukter den med den samme sjampoen, vil bekken som faller ned falle langs en skrå bane og sprette av platen et par ganger.

2.4. Eksperimenter med "smart plasticine" (eller handgam)

Reagenser: "smart plasticine" (eller "handgam").

Utstyr: plast- eller metallrør, hammer.

Framgang

1. Spredning av en figur laget av "smart plasticine". En figur ble skulpturert av "smart plasticine" (eller handgam). Vi observerte: figuren "flyter raskt", mister formen og sprer seg ut.
2. Fluiditet av "smart plasticine". "Smart plasticine", hvis den holdes suspendert i hånden din, begynner å flyte sakte.
3. Hevelse av "smart plasticine". Kan en væske som kommer ut av et rør som den skyves gjennom, øke i volum? Dette skjer ikke med de fleste flytende stoffer - diameteren på strålen deres når de går ut av røret er lik den indre diameteren til røret. Imidlertid er "smart plasticine" eller silikonkitt et unntak i denne forbindelse. De fylte plasticinen tett inn i et rør (sprøyte), holdt den der en stund, og begynte så å presse den gjennom røret. Vi observerte: så snart kittet "krapet" ut av røret, økte volumet merkbart. Når den viskøse elastiske væsken forlater røret, avlastes de indre spenningene som fantes i den, slik at den utvider seg.
4. Å bryte "smart plastelina" og "hoppende" plastelina.
   1. Vi traff (sterkt og skarpt) en blokk med "smart plasticine" med en hammer, små fragmenter fløy av den, som om den hadde ødelagt.
   2. De kastet en ball laget av plastelina på bordet - den spratt bedre enn en gummiball, men etter at en slik ball lå en stund, ble den gradvis flatet (spredt seg).
   Forklaring. Dette eksperimentet illustrerer den elastiske responsen til en ikke-newtonsk væske. Smart plasticine har en veldig høy viskositet, men når påkjenninger påføres sakte, reduseres viskositeten. Under skarpe skjærspenninger blir materialet svært elastisk.

2.5. Observasjon av Weissenberg-effekten

Hvis en roterende stang senkes ned i vann i et stasjonært glass langs sin akse, blir overflaten av vannet nær glassets vegger buet oppover under påvirkning av sentrifugalkraft. Ikke-Newtonske væsker oppfører seg imidlertid annerledes.

Reagenser: eggehvite.

Servise: glass

Utstyr: håndbor, metallstang.

Framgang

1. Eggehviten ble delt i et glass.
2. De senket en roterende stang festet i et håndbor inn i ekornet, og ekornet oppførte seg merkelig: i stedet for å klatre oppover veggene (som i vann), krøp det opp på stangen. Dette fenomenet kalles Wessenberg-effekten. Forklaring. Når en viskøs elastisk væske roterer, skaper skjæringen av det ene laget i forhold til det andre spenninger langs den ytre grensen til væsken, som har en tendens til å trekke væsken mot rotasjonssenteret. Disse spenningene forekommer ikke i normale ("Newtonske") væsker. I vårt eksperiment, under påvirkning av disse spenningene, samler væsken seg på rotasjonsaksen og stiger oppover stangen.

2.6. Viskøs væskestrøm

Reagenser: kondensert melk (eller honning, flytende sjokolade).

Bestikk: tallerken.

Framgang

1. Kondensert melk ble helt fra en boks i en tallerken fra en høyde på 5 til 20 cm.
2. Vi observerte: i en viss avstand fra platen begynner en strøm av væske å slynge seg inn i ringer eller brettes i folder, og danner et "flytende tau".
   Hvorfor dukker slike ringer opp?
   Forklaring. Faller og treffer overflaten av den samme væsken i en plate, blir strømmen komprimert, noe som får den til å bøye seg til siden. Under disse forholdene kan ikke strømmen brytes; derfor, hvis mengden fallende væske er større enn væsken under umiddelbart kan absorbere, begynner strømmen å krølle seg.
   Vi fant ut at diameteren og hastigheten til "vikling"-formasjonen bestemmes av tykkelsen på strømmen: jo tykkere strømmen, jo større ringene eller foldene, jo langsommere skjer "viklingen".

2.7. Tiksotrop margarin.

Reagenser: margarin, et stykke brød.

Utstyr: kniv.

Framgang:

1. Smør margarin på brød.
2. Vi ser på. Margarin spres under påvirkning av en kniv, viskositeten avtar med økende belastning. Margarin er et eksempel på en tiksotrop væske.
   Forklaring. Det er ennå ingen grunnleggende forklaring på hvorfor viskositeten til en væske avtar med skjærdeformasjon. Hovedårsaken til dette anses å være en endring i væskens molekylære konfigurasjon under påvirkning av skjærkraft. For eksempel kan lange molekyler orientere seg langs strømningslinjer skapt av skjær. Som et resultat avtar viskositeten. Når skjærkraften fjernes, gjenoppretter molekylene sin tidligere orientering og viskositeten øker.

2.8. Lagre egenskaper

En ikke-newtonsk væske har en betydelig ulempe: væsken mister sine egenskaper når vann fordamper fra den. Jeg gjennomførte en studie, som et resultat av at jeg fant ut at egenskapene varer 2-5 dager avhengig av omgivelsestemperaturen.

Noe som er nok til midlertidig å eliminere jettegryter på veiene.

Ris. 7. Å gå på en ikke-newtonsk væske

Bruk av ikke-newtonsk væske ved veireparasjoner

Problemer med jettegryter er vanlig i mange områder. Problemet blir spesielt merkbart om våren – etter at snøen smelter. Det er et stort antall nettsteder og sider på sosiale nettverk der bileiere klager på kvaliteten på veiene. Men det viktigste er ikke å klage, men å raskt løse problemet. Men problemet kan ikke alltid løses raskt: om våren, når snøen ikke har smeltet helt, i små bygder, eller i tilfeller av ikke-hovedveier, gårdsplasser, eller i tilfelle av et stort antall jettegryter i forskjellige områder av byen. (Figur 8)

Ris. 8. Huller på veiene

Veibanen må ikke ha setninger, hull eller andre skader som hindrer kjøretøyets bevegelse i den hastigheten som er tillatt i trafikkreglene. (klausul 3.1.1. GOST R 50597-93)

Maksimal tillatt skade på belegget, samt tidsrammen for eliminering av dem, er gitt i tabellen.

Notater

1. Skadeverdier for vårperioden er oppgitt i parentes
2. Frister for eliminering av skader er angitt for byggesesongen, bestemt av vær og klimatiske forhold gitt i SNiP 3.06.03 for spesifikke typer arbeid.

Begrens størrelsen på individuelle innsynkninger, jettegryter osv. bør ikke overstige 15 cm i lengde, 60 cm i bredde og 5 cm i dybde.

Jeg foreslår å lappe veibanen med vanntette poser fylt med ikke-newtonsk væske. Når ytre krefter ikke virker på den, flyter den som en væske, men når den må håndtere en kropp med stor masse (eller beveger seg med betydelig hastighet), blir den til noe fast.

Denne metoden har hovedegenskapen til å være billig. I en slik "veilapp" er det ingenting å bryte, og lastfordelingen på underlaget har en tendens til å være ideell (enda bedre enn i vanlig asfalt) og så nær fordelingen i væsker som mulig. Regn vil ikke vaske bort dette plasteret fordi det er i en vanntett pose. Og hjulene på bilen vil naturligvis ikke kunne gjøre noe: ikke en partikkel kan skilles fra lappeposen. (Fig. 9)

Ris. 9. Bag på gropen

Konklusjon

Som et resultat av studien ble det oppnådd en forståelse av noen egenskaper til ikke-newtonske væsker. De skiller seg fra vanlige newtonske væsker i typen viskositetsavhengighet av deformasjonshastigheten: for newtonske væsker er den direkte proporsjonal, mens den for ikke-newtonske væsker er mer kompleks, kraftlov, derav forskjellen i egenskapene deres. En ide om utbredelsen av ikke-newtonske væsker er oppnådd: det viser seg at slike væsker finnes overalt og deres bruksområde er ganske brede.

Ikke-Newtonske væsker adlyder ikke lovene til vanlige væsker disse væskene endrer sin tetthet og viskositet når de utsettes for fysisk kraft, ikke bare mekanisk påvirkning, men til og med lydbølger. Hvis du virker mekanisk på en vanlig væske, 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.

Jeg beviste at du kan lage en ikke-newtonsk væske hjemme. Du kan helle den resulterende væsken i hånden din og prøve å rulle en ball når vi virker på væsken, mens vi ruller ballen, vil du ha en solid ball med væske i hendene, og jo raskere og sterkere vi påvirker 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.

Et svar ble mottatt på det problematiske spørsmålet som ble stilt før starten av studien: en person kan gå på overflaten av ikke-newtonske væsker, spesielt på overflaten av en vandig løsning av stivelse, og ikke-newtonsk væske i reservoarer kan brukes til midlertidig å fjerne jettegryter på veiene.

Forskningshypotesen ble bekreftet: Det er væsker på overflaten som en person kan gå, en bil kan kjøre - dette er ikke-newtonske væsker, dette er væsker med spesielle egenskaper som ikke er de samme som vann.

Målet med arbeidet ble oppnådd: noen egenskaper til ikke-newtonske væsker ble studert ved bruk av teoretiske og eksperimentelle metoder og deres egenskaper ble avklart.

I løpet av undersøkelsen ble følgende oppgaver løst:

1. Definisjoner og beskrivelser av ikke-newtonske væsker finnes i informasjonskilder.
2. Det ble gjennomført en undersøkelse blant elever og voksne på videregående skole, som avslørte manglende bevissthet hos respondentene om ikke-newtonske væsker.
3. Arbeidet beskriver noen egenskaper til ikke-newtonske væsker og deres forskjeller fra newtonske, og deres klassifisering er gitt.
4. Det har blitt funnet at ikke-Newtonske væsker omgir oss overalt, de er ikke i det hele tatt sjeldne eller eksotiske. En vandig løsning av stivelse er egnet for å lage en ikke-newtonsk væske selv.
5. Under arbeidet ble det utført en eksperimentell studie av noen egenskaper til ikke-newtonske væsker ved hjelp av fotografier.
6. Som et resultat av forskningen ble det laget en multimediapresentasjon om emnet som studeres, som kan brukes som tilleggsmateriale i fysikktimer.

Basert på egenskapene til ikke-newtonsk væske, vil jeg foreslå flere måter å bruke den på.

1. Lage beholdere for transport og oppbevaring av lett knuselige glassgjenstander (glass, fat, juletrepynt, etc.)
2. Bruken av ikke-newtonsk væske til fremstilling av verneutstyr (knebeskyttere, albuebeskyttere, hjelmer osv.) for idrettsutøvere, samt bruken av dem til å lære små barn å gå.
3. Jeg foreslår å lappe veibanen med vanntette poser fylt med ikke-newtonsk væske. Når ingen ytre krefter virker på den, flyter den som en væske, men så snart et bilhjul ruller på den, blir den øyeblikkelig til en fast substans som asfalt.

Og hovedsakelig fra praksissynspunkt (som beskrivelse og i form).

Ikke-newtonsk væske og håndgummi (også kjent som håndgummi) er en fugl av en fjær. Eller rettere sagt, det andre er et spesielt tilfelle av det første. Og den første er en mer generell kategori :) Så la oss starte med definisjonen:

En ikke-newtonsk væske er en væske som til tider oppfører seg som et fast stoff. Og til tider - som væske. Så vanlig væske kan spre seg og strømme. Og en ikke-newtonsk væske kan gjøre dette. På den annen side kan en vanlig væske ikke være fast, rebound eller dannes - men en ikke-newtonsk en kan. Generelt er resultatet veldig interessant. Årsaken til dette resultatet er at disse væskene oftest er laget av store polymermolekyler, "adhesjonen" mellom disse er ikke veldig sterk, og disse molekylene kan gli ganske fritt i forhold til hverandre (nesten viser det seg).

Så hvis du for eksempel tar en ikke-newtonsk væske som "sjampo" og heller den på en fast overflate med tilstrekkelig trykk og riktig vinkel, kan du se hvordan en sjampostrøm spretter fra overflaten og danner en bue - akkurat som dette:

Forresten, denne effekten har sitt eget navn: "Kay Effect". Med en viss ferdighet (omtrent den tiende sjampokrukken), kan du også lære å gjøre kule ting :) Men la oss avslutte med teorien og gå videre til den lovede praksisen:

Vi tilbyr deg to måter å få en ikke-newtonsk væske på. Den første er litt skitnere, den andre er litt mindre pålitelig, selv om den er mer spektakulær.

Altså en ikke-newtonsk væske laget av stivelse og vann.

For matlaging trenger vi stivelse (potet, mais - hvilken som helst) og vann. Andelen avhenger av kvaliteten på stivelsen og er vanligvis fra 1:1 til 1:3 til fordel for vann. Som et resultat av blanding får vi noe som gelé, som har interessante egenskaper. Så hvis vi sakte setter hånden inn i en beholder med blandingen, blir resultatet nøyaktig det samme som om vi førte hånden inn i vann. Men hvis du svinger den ordentlig og treffer denne blandingen, vil hånden din sprette tilbake som om den var et fast stoff.

Også, hvis du heller en slik blanding fra en tilstrekkelig høyde, vil den i den øvre delen av strømmen flyte som en væske. Og i bunnen samler det seg i klumper, som et fast stoff. Du kan også stikke hånden ned i væsken og klemme fingrene skarpt. Du vil kjenne hvordan et hardt lag har dannet seg mellom fingrene. Eller et annet eksperiment - stikk hånden inn i denne "geléen" og prøv skarpt å trekke den ut. Det er stor sannsynlighet for at beholderen reiser seg med hånden din.

Hvis du legger merke til, er den beskrevne oppførselen til blandingen ganske lik oppførselen til deigen. Så mest sannsynlig, hvis du bestemmer deg for å gjøre denne blandingen mindre rotete, kan du legge til litt mel der. Video om emnet (om hva som kan gjøres med en ikke-newtonsk væske):

Og på denne glade notatet går vi videre til den andre metoden for å tilberede en ikke-newtonsk væske:

En nesten ikke-newtonsk væske laget av natriumtetraborat (boraks) og PVA-lim.

Som navnet tilsier, for dette eksperimentet, hvis resultater ligner mer på handgam (tyggegummi for hender), trenger du natriumtetraborat (boraks), som kan fås på et apotek eller på markedet fra gamle kvinner, og PVA lim. Blandeproporsjoner avhenger også av kvaliteten på ingrediensene, og varierer derfor fra oppskrift til oppskrift. Oftest er dette lim: tetraborat = fra 1:1 til 1:4.

Til referanse: natriumtetraborat ("boraks") - Na2B4O7, et salt av en svak borsyre og en sterk base, en vanlig borforbindelse, har flere krystallinske hydrater og er mye brukt i teknologi.

Grunnprinsippet er å blande veldig grundig og raskt. Vår oppgave er å jevnt fordele boraksen i volumet av PVA-lim inntil den fysiske og kjemiske interaksjonen mellom dem begynner, noe som kan gjøre ytterligere blanding umulig (samt dannelsen av ønsket håndgam). Generelt kan resultatet bli cottage cheese. Derfor kalles denne metoden mindre pålitelig. Selv om det er renere - etter at håndgamingen er ferdig, forblir ikke hendene dine i striper av stivelse.

Selv om det er råd - la blandingen stå i et par timer i en hermetisk forseglet beholder for etterheving. Lovet videoopplæring om hvordan du lager tyggegummi for hender ved å bruke boraks og PVA-lim:

Angående PVA-lim: det er en oppfatning at PVA-M-merket ikke er egnet for slike eksperimenter.

Forresten, det andre alternativet kalles "nesten ikke-newtonsk væske", siden blandingen, selv om den ikke fester seg til hendene, ikke alltid vil strømme ned, sprette fra gulvet og dryppe. Selv om alt annet er ok :)

I begge tilfeller kan du tilsette en slags fargestoff til blandingen, og da blir resultatet morsommere.

Hvis du tenker på det, kan du anta at boraksen tilsatt stivelse og vann i det første tilfellet også kan ha en ekstra effekt, noe som reduserer rotete til denne metoden. Og stivelse tilsatt i den andre oppskriften kan bremse setting og herding av limet over tid. Det er også mulig å bruke boraks i tørr form.

Lykke til med å eksperimentere med ikke-newtonske væsker!

Newtonsk væske– Dette er et spesielt, ekstremt uforståelig og fantastisk stoff. Mysteriet med en slik væske ligger i det faktum at når den utsettes for en sterk kraft, motstår den som en fast kropp, mens den samtidig, når den eksponeres sakte, får flytende egenskaper.

Generelt vil det være riktig å kalle en slik væske ikke-newtonsk, siden den, i motsetning til den homogene Newtonske, har en heterogen struktur og består av store molekyler.

Så, Newtonsk væske: hvordan lage interessant underholdning ut av det?

1. For å se de fantastiske egenskapene til Newtonsk væske trenger du bland stivelse (250 g.) og vann (100 g.) i en dyp tallerken;
2. Det er nødvendig å blande ingrediensene til en homogen masse er dannet.
3. Etter dette kan du prøve å rulle en liten ball fra den resulterende væsken. Hvis du ruller ballen veldig raskt, blir den hardere og sterkere. Hvis du slutter å rulle en slik ball, vil den spre seg over hånden din.
4. Hvis du forsiktig senker fingeren ned i en newtonsk væske, vil den komme inn i den uten motstand, men hvis du treffer overflaten skarpt med knyttneven, vil den møte en fast motstand.
5. Hvis en slik blanding helles på et brett og plasseres på en høyttaler som det spilles høy musikk fra, vil dette føre til at overflaten av massen begynner å bevege seg uregelmessig, som om den danser. Hvis du legger til matfarger i forskjellige farger, vil du kunne se dansen til fargede rør i form av ormer.

Blant annet kan du lage en interessant flerfarget for barn. smart plastelina. For å gjøre dette må du ta:

1. PVA lim;
2. Matfargestoff i forskjellige farger;
3. Natriumtetrabarat.

Forberedelse:

• Hell PVA-lim (100 gram) i en dyp bolle;
• Deretter må du tilsette konditorfarge og blande alt;
• Etter dette må du tilsette natriumtetrabarat og blande til en tett, homogen masse.

For å glede barna, kan du også forberede fargerike gummislim, som har egenskapene til en newtonsk væske.

For å gjøre dette trenger du:

1. PVA lim - ¼ kopp;
2. Vann - ¼ kopp;
3. Konditorfarge;
4. Flytende stivelse - 1/3 kopp.

Forberedelse:

1. Hell flytende stivelse i en liten pose;
2. Hell så litt farge der;
3. Etter dette må du legge til PVA-lim;
4. Bland grundig og fjern det ferdige slimet fra posen.

Nå vet vi hvordan vi lager newtonsk væske og lager forskjellige mirakler fra det.

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 innvirkningen 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 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 mellom 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!

Hva er ikke-newtonske væsker? Eksempler kan sannsynligvis finnes selv i kjøleskapet ditt, men det mest åpenbare eksemplet på et vitenskapelig mirakel anses å være flytende og fast på samme tid takket være suspenderte partikler.

Om viskositet

Sir hevdet at viskositet, eller en væskes motstand mot strømning, avhenger av temperaturen. Så, for eksempel, kan vann bli til is og tilbake nøyaktig under påvirkning av varme- eller kjøleelementer. Noen stoffer som eksisterer i verden endrer imidlertid viskositet på grunn av kraftanvendelse, og ikke på grunn av endringer i temperaturen. Interessant nok regnes den allestedsnærværende tomatsausen, som blir tynnere ved langvarig omrøring, som en ikke-newtonsk væske. Fløte derimot tykner når den piskes. Disse stoffene bryr seg ikke om temperatur - viskositeten til ikke-newtonske væsker endres på grunn av fysisk påvirkning.

Eksperiment

For de som er interessert i anvendt vitenskap eller bare ønsker å overraske sine gjester og venner med et utrolig enkelt og samtidig utrolig spennende vitenskapelig eksperiment, er det laget en spesiell oppskrift på kolloidal stivelsesløsning. En ekte ikke-newtonsk væske, laget med egne hender bokstavelig talt av to vanlige kulinariske ingredienser, vil forbløffe både skolebarn og studenter med sin konsistens. Alt du trenger er stivelse og rent vann, og sluttresultatet er et unikt stoff som er både flytende og fast.

Oppskrift

• Legg omtrent en kvart pakke maisstivelse i en ren bolle og hell sakte i omtrent en halv kopp vann. Røre. Noen ganger er det mer praktisk å tilberede kolloidal stivelsesløsning direkte med hendene.
• Fortsett å tilsette stivelse og vann i små porsjoner til du har en konsistens som ligner på honning. Dette er en fremtidig ikke-newtonsk væske. Hvordan gjøre det homogent hvis alle forsøk på å blande det jevnt ender i feil? Ikke bekymre deg; bare bruke mer tid på prosessen. Som et resultat vil du sannsynligvis bruke en til to kopper vann per pakke maisstivelse. Merk at stoffet blir tettere ettersom du tilsetter mer pulver til det.
• Hell det resulterende stoffet i en stekepanne eller bakebolle. Ta en nærmere titt på dens uvanlige konsistens når den "faste" væsken renner ned. Rør stoffet i en sirkel med pekefingeren - først sakte, deretter raskere og raskere til du har en fantastisk ikke-newtonsk væske.

Eksperimenter

Både for vitenskapelig kunnskap og bare for moro skyld, kan du prøve følgende eksperimenter:

• Kjør fingeren over overflaten av den resulterende koagel. La du merke til noe?
• Dypp hele hånden i den mystiske substansen og prøv å klem den med fingrene og trekk den ut av beholderen.
• Prøv å rulle stoffet i håndflatene for å danne en ball.
• Du kan til og med slå blodproppen med håndflaten så hardt du kan. De tilstedeværende tilskuerne vil trolig stikke av i forventning om at de nå skal sprayes med en stivelsesløsning, men det uvanlige stoffet blir værende i beholderen. (Med mindre du selvfølgelig sparte på stivelse.)
• Videobloggere tilbyr et spektakulært eksperiment. For det trenger du en musikkhøyttaler, som bør dekkes forsiktig med tykk matfilm i flere lag. Hell løsningen på filmen og spill musikk på høyt volum. Du vil kunne observere fantastiske visuelle effekter som bare er mulig med denne unike komposisjonen.

Hvis du utfører et eksperiment i laboratoriet foran skolebarn eller elever, spør dem hvorfor en ikke-newtonsk væske oppfører seg slik den gjør. Hvorfor føles det som et fast stoff når du klemmer det i hånden, men flyter som sirup når du åpner fingrene? Når diskusjonen er over, kan du legge klumpen i en stor plastpose med glidelås for å lagre den til neste gang. Det vil være nyttig for deg å demonstrere egenskapene til suspensjonen.

Stoffets mysterium

Hvorfor oppfører en kolloidal stivelsesløsning seg som et fast stoff i noen tilfeller og som en væske i andre? Faktisk skapte du en ekte ikke-newtonsk væske - et stoff som avviser viskositetsloven.

Newton mente at viskositeten til et stoff endres bare som følge av en økning eller reduksjon i temperatur. For eksempel flyter motorolje lett når den varmes opp og blir spesielt tykk når den avkjøles. Strengt tatt overholder ikke-newtonske væsker også denne fysiske loven, men deres viskositet kan også endres ved å påføre kraft eller trykk. Når du klemmer en kolloidal blodpropp i hånden, øker dens tetthet betydelig, og (selv om den er midlertidig) ser den ut til å bli et fast stoff. Når du løsner knyttneven, flyter den kolloidale løsningen som en vanlig væske.

Ting å huske på

Ironien er at det er umulig å blande stivelse med vann for alltid, siden du som et resultat av eksperimentet ikke får en homogen substans, men en suspensjon. Over tid vil pulverpartiklene skille seg fra vannmolekylene og danne en hard klump i bunnen av plastposen din. Det er av denne grunn at en slik ikke-newtonsk væske umiddelbart tetter kloakkrørene hvis du bare tar den og heller den i vasken. Ikke hell det ned i avløpet under noen omstendigheter - det er bedre å pakke det i en pose og bare kaste det i søppelsjakten.