Сила натяжения воды. Как измерить поверхностное натяжение. Большая медицинская энциклопедия

…материал, который обладает удивительными
свойствами: при малых нагрузках он мягкий
и эластичный, а при больших – становится
твердым и очень упругим.

Ни один человек не может уйти от реального материального мира, окружающего его и в котором он сам живёт. Природа, быт, техника и всё то, что нас окружает и в нас самих происходит, подчинено единым законам происхождения и развития – законам ФИЗИКИ.

Природа – настоящая физическая лаборатория, в которой человек должен быть активным наблюдателем, творцом, но не рабом природы, неспособным хотя бы приближенно объяснить наблюдаемые им природные явления. С самого рождения каждый человек знакомится с веществами, окружающими его, подрастая, человек начинает отличать разного рода жидкости от газов или твёрдых тел, понимая, какие отличительные свойства присущи веществам. В малом возрасте ребёнок не сильно задумывается над этими интересными признаками, не понимает, почему вода - это жидкость, а снег - твёрдое тело… Чем старше становится человек, тем шире становится область его знаний, тем глубже он понимает суть вещей. Так, для каждого человека наступает момент, когда под понятием жидкость он будет понимать не просто молоко или же воду, он поймёт, что жидкость, как и любой другой род материи, имеет свою классификацию, основные свойства. Основным свойством жидкости, отличающим её от других агрегатных состояний, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём. Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Жидкости делят на идеальные и реальные. Идеальные - невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью. Реальные - вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений.

Актуальность проекта:

Нас окружает огромное количество жидкостей. Жидкость окружает везде и всегда. Сами люди состоят из жидкости, вода дает нам жизнь, из воды мы вышли и к воде всегда возвращаемся. Мы все время сталкиваемся с использованием жидкостей, пьем чай, моем руки, заливаем бензин в автомобиль, наливаем масло на сковороду. Основным свойством жидкости является то, что она способна менять свою форму под действием механического воздействия.
Но оказалось, что не все жидкости ведут себя привычным образом. Это так называемые неньютоновские жидкости. Мы заинтересовалась необычными свойствами таких жидкостей и провели несколько опытов.

Гипотеза:
Провести опыты, в которых наглядно можно увидеть некоторые физические свойства неньютоновских жидкостей.

Цели проекта:
Получить неньютоновскую жидкость
Изучить некоторые физические свойства неньютоновской жидкости

Задачи проекта:
Собрать теоретический материал о неньютоновской жидкости
Опытным путём изучить некоторые физические свойства неньютоновских жидкостей (плотность, температура кипения, температура кристаллизации)
Узнать область применения неньютоновских жидкостей

Методы исследования:
Наблюдение
Изучение теоретических материалов
Проведение опытов
Анализ

Теоретическая часть

Жидкость - это одно из состояний вещества. Таких состояний три, их еще называют агрегатными, это газ, жидкость и твердое вещество. Жидким вещество называют, если оно обладает свойством неограниченно менять форму под внешним воздействием, сохраняя при этом объём.

Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные - невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью объёма под воздействием внешних сил. Реальные - вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений. Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими.

К ньютоновским относятся однородные жидкости. Ньютоновская жидкость – это вода, масло и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ, то есть таких, которые сохраняют свое агрегатное состояние, что бы вы с ними не делали (если речь не идет об испарении или замораживании, конечно).

Другое дело - это неньютоновские жидкости. Их особенность заключена в том, что их текучие свойства колеблются в зависимости от скорости ее тока.

Еще в конце XVII века великий физик Ньютон обратил внимание, что грести веслами быстро гораздо тяжелее, нежели если делать это медленно. И тогда он сформулировал закон, согласно которому вязкость жидкости увеличивается пропорционально силе воздействия на нее. Ньютон пришел к изучению течения жидкостей, когда пытался моделировать движение планет Солнечной система посредством вращения цилиндра, изображавшего Солнце, в воде. В своих наблюдениях он установил, что если поддерживать вращение цилиндра, то оно постепенно передаётся всей массе жидкости. Впоследствии для описания подобных свойств жидкостей стали использовать термины «внутреннее трение» и «вязкость», получившие одинаковое распространение. Исторически, эти работы Ньютона положили начало изучению вязкости и реологии.

Когда жидкость неоднородна, например, состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры, то при её течении вязкость зависит от градиента скорости. Такие жидкости называют неньютоновскими. Неньютоновскими, или аномальными, называют жидкости, течение которых не подчиняется закону Ньютона. Таких, аномальных с точки зрения гидравлики, жидкостей немало. Они широко распространены в нефтяной, химической, перерабатывающей и других отраслях промышленности.

Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них физической силой, причем не только механическим воздействие, но даже звуковыми волнами и электромагнитными полями. Если воздействовать механически на обычную жидкость, то, чем большее будет воздействие на нее, тем больше будет сдвиг между плоскостями жидкости, иными словами, чем сильнее воздействовать на жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму. Если воздействовать на неньютоновскую жидкость механическими усилиями, мы получим совершенно другой эффект, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, связь между молекулами жидкости будет усиливаться с увеличением силы воздействия на нее, вследствии мы столкнемся с физическим затруднением сдвинуть слои таких жидкостей. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшение скорости тока жидкости.

Экспериментальная часть

В практической части мы провели несколько опытов.

Эксперимент №1 «Получение неньютоновской жидкости»

Цель: получить неньютоновскую жидкость и проверить, как она ведёт себя в обычных условиях.

Оборудование: вода, крахмал, чаша.

Ход эксперимента:
1 Взяли чашу с водой и крахмал. Смешали в равных долях вещества.
2 Получилась белая жидкость.

Заметили, если мешать быстро, чувствуется сопротивление, а если медленнее, то нет. Получившуюся жидкость можно налить в руку и попробовать скатать шарик. При воздействии на жидкость, пока мы будем катать шарик, в руках будет твердый шар из жидкости, причем, чем быстрее и сильнее мы будем на него воздействовать, тем плотнее и тверже будет наш шарик. Как только мы разожмем руки, твердый до этого времени шар тут же растечется по руке. Связано это будет с тем, что после прекращения воздействия на него, жидкость снова примет свойства жидкой фазы.

Эксперимент №2 «Изучение некоторых физических свойств неньютоновских жидкостей»

Для изучения свойств мы взяли смесь крахмала с водой, полученную в предыдущем эксперименте, гель для душа и подсолнечное масло.

Цель этого эксперимента: опытным путём определить плотность, температуру кипения и температуру кристаллизации данных жидкостей.

В результате проведённых опытов, мы получили следующие данные:

Эксперимент №3 «Изучение влияния магнитных полей на неньютоновскую жидкость»

Эксперименты с ферромагнитной жидкостью широко распространены в виде видеороликов в интернете. Дело в том, что данный вид жидкости под действием магнита совершает определенные движения, что делает эксперименты очень зрелищными.

Ферромагнитную жидкость можно изготовить своими руками в домашних условиях. Для этого возьмём масло (подойдет моторное, подсолнечное и прочие), а также тонер для лазерного принтера (субстанция в виде порошка). Теперь смешаем оба ингредиента до консистенции сметаны.

Для того, чтобы эффект был максимальным, погреем получившуюся смесь на водяной бане в течение приблизительно получаса, не забывая при этом ее помешивать.
Ферромагнитная жидкость (феррофлюид) – это жидкость, которая сильно поляризуется под воздействием магнитного поля. Проще говоря, если приблизить обычный магнит к этой жидкости, она производит определенные движения, например, становится похожей на ежика, встает горбом и т.д.

Изготовление игрушки - лизуна

Самая первая игрушка-лизун или слайм (slime) была сделана компанией Mattel в 1976 году. Игрушка-Лизун заслужила популярность благодаря своим забавным свойствам – одновременно текучести, эластичности и возможности постоянно трансформироваться. Обладающий свойствами неньютоновской жидкости, игрушка-лизун быстро стала безумно популярной у детей и взрослых. Лизуна можно было купить не везде, но забавную игрушку скоро научились делать в домашних условиях.

Изготовление лизуна своими руками и в домашних условиях отличается от оригинального рецепта. Поэтому будем использовать более доступные вещества:

1. Клей ПВА. Белый, желательно свежий клей можно купить в любом канцелярском или строительном магазине. Клея для Лизуна нам понадобится примерно половина обычного стакана, около 100 гр.
2. Вода – самая обычная вода из-под крана. При желании можно взять кипяченую, комнатной температуры. Понадобится немного больше стакана.
3. Тетраборат натрия, боракс или бура. Может быть приобретен в аптеке, в форме 4%-ного раствора.
4. Пищевой краситель или несколько капель зеленки. Оригинальный лизун – зеленый, и зеленка отлично подходит на роль подкрашивающего вещества.
5. Мерный стакан, посуда и палочка для смешивания. В качестве палочки можно взять карандаш, ложку или любой другой подходящий предмет.

Переходим к самому процессу создания лизуна:

Растворяем столовую ложку боракса в стакане воды.
- Четверть стакана воды и четверть стакана клея превращаем в однородную смесь в другой посуде. При желании туда же добавляем краситель.
- Перемешивая клеевую смесь, постепенно добавляем туда раствор буры, примерно полстакана. Мешаем до получения желеобразной однородной массы.
- Проверяем результат: загустевшая субстанция, собственно, и является игрушкой лизуном. Ее можно выложить на стол, помять и проверить все ее оригинальные свойства.

Применение неньютоновских жидкостей

В мире, как ни странно, очень популярны данные жидкости. При исследовании неньютоновских жидкостей в первую очередь изучают их вязкость. Знания о вязкости и о том, как ее измерять и поддерживать, помогают и в медицине, и в технике, и в кулинарии, и в производстве косметики.

Применение в косметологии

Косметические компании зарабатывают огромную прибыль на том, что смогли найти идеальный баланс вязкости, который нравится покупателям.

Чтобы косметика держалась на коже, ее делают вязкой, будь это жидкий тональный крем, блеск для губ, подводка для глаз, тушь для ресниц, лосьоны, или лак для ногтей. Вязкость для каждого изделия подбирается индивидуально, в зависимости от того, для какой цели оно предназначено. Блеск для губ, например, должен быть достаточно вязким, чтобы долго оставаться на губах, но не слишком вязким, иначе тем, кто им пользуется, будет неприятно ощущать на губах что-то липкое. В массовом производстве косметики используют специальные вещества, называемые модификаторами вязкости. В домашней косметике для тех же целей используют разные масла и воск.

В гелях для душа вязкость регулируют для того, чтобы они оставались на теле достаточно долго, чтобы смыть грязь, но не дольше, чем нужно, иначе человек почувствует себя снова грязным. Обычно вязкость готового косметического средства изменяют искусственно, добавляя модификаторы вязкости.

Наибольшая вязкость - у мазей. Вязкость кремов - ниже, а лосьоны - наименее вязкие. Благодаря этому лосьоны ложатся на кожу более тонким слоем, чем мази и кремы, и действуют на кожу освежающе. По сравнению с более вязкой косметикой, их приятно использовать даже летом, хотя втирать их нужно сильнее и чаще приходится наносить повторно, так как они долго не задерживаются на коже. Кремы и мази дольше остаются на коже, чем лосьоны, и сильнее ее увлажняют. Их особенно хорошо использовать зимой, когда в воздухе меньше влаги. В холодную погоду, когда кожа сохнет и трескается, очень помогают такие средства как, например, масло для тела - это что-то среднее между мазью и кремом. Мази намного дольше впитываются и после них кожа остается жирной, но они намного дольше остаются на теле. Поэтому их часто используют в медицине.

От того, понравилась ли вязкость косметического средства покупателю, часто зависит, выберет ли он это средство в будущем. Именно поэтому производители косметики тратят много усилий на то, чтобы получить оптимальную вязкость, которая должна понравиться большинству покупателей. Один и тот же производитель часто выпускает продукт для одних и тех же целей, например гель для душа, в разных вариантах и с разной вязкостью, чтобы у покупателей был выбор. Во время производства строго следуют рецепту, чтобы вязкость соответствовала стандартам.

Применение в кулинарии
Чтобы улучшить оформление блюд, сделать еду более аппетитной и чтобы ее было легче есть, в кулинарии используют вязкие продукты питания.

Продукты с большой вязкостью, например, соусы, очень удобно использовать, чтобы намазывать на другие продукты, как хлеб. Их также используют для того, чтобы удерживать слои продуктов на месте. В бутерброде для этих целей используют масло, маргарин, или майонез - тогда сыр, мясо, рыба или овощи не соскальзывают с хлеба. В салатах, особенно многослойных, также часто используют майонез и другие вязкие соусы, чтобы эти салаты держали форму. Самые известные примеры таких салатов - селедка под шубой и оливье. Если вместо майонеза или другого вязкого соуса использовать оливковое масло, то овощи и другие продукты не будут держать форму.

Вязкие продукты с их способностью удерживать форму используют также для украшения блюд. Например, йогурт или майонез на фотографии не только остаются в той форме, которую им придали, но и поддерживают украшения, которые на них положили.

Применение в медицине

В медицине необходимо уметь определять и контролировать вязкость крови, так как высокая вязкость способствует ряду проблем со здоровьем. По сравнению с кровью нормальной вязкости, густая и вязкая кровь плохо движется по кровеносным сосудам, что ограничивает поступление питательных веществ и кислорода в органы и ткани, и даже в мозг. Если ткани получают недостаточно кислорода, то они отмирают, так что кровь с высокой вязкостью может повредить как ткани, так и внутренние органы. Повреждаются не только части тела, которым нужно больше всего кислорода, но и те, до которых крови дольше всего добираться, то есть, конечности, особенно пальцы рук и ног. При обморожении, например, кровь становится более вязкой, несет недостаточно кислорода в руки и ноги, особенно в ткань пальцев, и в тяжелых случаях происходит отмирание ткани. В такой ситуации пальцы, а иногда и части конечностей приходится ампутировать.

Применение в технике

Неньютоновские жидкости используются в автопроме, моторные масла синтетического производства на основе неньютоновских жидкостей уменьшают свою вязкость в несколько десятков раз, при повышении оборотов двигателя, позволяя при этом уменьшить трение в двигатели.

Заключение и выводы

В результате проделанной работы был проведён обзор теоретических источников информации. Проведена серия экспериментов с неньютоновской жидкостью, рассчитали плотность, определили температуру кипения и кристаллизации неньютоновских жидкостей.

По результатам экспериментов можно сделать следующие выводы:
1. Если мешаем быстро неньютоновскую жидкость, чувствуется сопротивление, а если медленнее, то нет. При быстром движении такая жидкость ведёт себя как твердое тело.
2. При изменении температуры изменяется плотность жидкости.

Существует много удивительных вещей вокруг нас, и неньютоновская жидкость яркий этому пример. Мы надеемся, что нам удалось наглядно продемонстрировать ее удивительные свойства.
По итогам работы были выполнены все поставленные задачи и сделаны все запланированные опыты. Проведенные опыты и презентация проиллюстрировали цель проделанной нами работы.

Литература

Методические материалы:

1. А. В.Перышкин. Физика 7 класс, Дрофа, Москва 2008 г.
2. Зарембо Л.К., Болотовский Б.М., Стаханов И.П. и др. Школьникам о современной физике. Просвещение,2006г.
3. Кабардин О.Ф., Физика, справочные материалы, Просвещение, 1988

Работу выполнили :
Скибин Илья, ученик 9 класса
Харитонов Вадим, ученик 9 класса

Руководитель :
Гиевская Людмила Ивановна
учитель физики

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение
Новокалитвенская средняя общеобразовательная школа
Россошанского муниципального района
Воронежской области

Можно , если даже походить по улице или квартире. Какая бы сила ни действовала на воду, масло или молоко, они все равно сохранят свое жидкое состояние, будь то перемешивание, переливание и иное физическое воздействие.

Другое дело - это неньютоновские жидкости. Их особенность заключена в том, что их текучие свойства колеблются в зависимости от скорости ее тока. Неньютоновскую жидкость легко получить, смешав воду с пищевым картофельным/кукурузным крахмалом.

Источники:

неньютоновская жидкость как сделать

Обычные жидкости растекаются, переливаются, отличаются легкой проницаемостью. Но существуют субстанции, способные занимать вертикальное положение и даже выдерживать вес человека. Именуются они неньютоновскими жидкостями.

Существуют эмульсии, вязкость коих переменчива и зависима от скорости деформации. Суспензий со свойствами, противоречащими законам гидравлики, разработано много. Их использование получило широкое распространение в химической, перерабатывающей, нефтяной и прочих отраслях современной промышленности.

К числу можно отнести сточные грязи, зубную пасту, жидкое мыло, буровые растворы и пр. Обычно эти смеси неоднородны. В их составе содержатся крупные молекулы, способные образовывать сложные пространственные структуры. Исключениями являются , приготовленные на базе картофельного или кукурузного крахмала.

Приготовление неньютоновской жидкости в домашних условиях

Для создания эмульсии потребуется вода . Обычно ингредиенты используются в равных частях, но иногда соотношение составляет 1:3 в пользу воды. После смешивания получается жидкость, напоминающая по консистенции кисель и обладающая интересными характеристиками.

Если в емкость с эмульсией медленно положить предмет, результат будет аналогичным погружению вещи в краску. Хорошо размахнувшись и ударив по смеси кулаком, можно отметить изменения ее свойств. Рука отскочит, как от столкновения с твердым веществом.

Вылитая с большой высоты эмульсия, соприкасаясь с поверхностью, скапливается комьями. В начале струи она будет течь, как обыкновенная жидкость. Другой эксперимент - медленно засунуть руку в состав и резко сжать пальцы. Между ними образуется твердая прослойка.

Можно поместить кисть до запястья в суспензию и попытаться ее резко вытянуть. Существует огромная вероятность, что емкость с эмульсией поднимется вместе с рукой.

Использование характеристик неньютоновской жидкости в создании лизуна

Первая такая была создана в 1976 г. Она обрела огромную популярность благодаря своим необычным свойствам. Лизун был одновременно эластичным, текучим и обладал возможностью беспрестанно трансформироваться. Подобные качества сделали спрос на игрушку колоссальным среди и взрослых.

Зыбучие пески - неньютоновская жидкость пустыни

Они обладают в одночасье свойствами твердых и жидких тел благодаря необычной конфигурации песчинок. Находящийся под зыбучими песками поток воды взбивает рыхлый слой песчинок до того момента, пока масса забредшего на низ путника ни обрушивает структуру.

Песок перераспределяется и начинает засасывать человека. Попытки выбраться самостоятельно приводят к разрежению воздуха, с титанической силой тянущего ноги назад. Усилие, нужное для высвобождения конечностей в этом случае сравнимо с весом машины.

Плотность зыбучих песков больше плотности подземных вод. Но плыть в них нельзя. Из-за повышенной влажности песчинки образуют вязкую субстанцию.

Любая попытка двигаться вызывает мощное противодействие. Песчаная масса, перемещающаяся с низкой скоростью, не успевает заполнить полость, которая образуется за сдвинутым предметом. В ней образуется вакуум. В ответ на резкие движения суспензия твердеет. Передвижение в зыбучих песках является возможным только в том случае, когда оно осуществляется очень плавно и медленно.

Ньютоновской жидкостью является любое текучее вещество, имеющее постоянную вязкость, не зависимую от внешнего напряжения, которое на него воздействует. Одним из примеров является вода. У неньютоновских жидкостей вязкость изменятся и напрямую зависит от скорости движения.

Что такое ньютоновские жидкости?

Примерами ньютоновских жидкостей являются взвеси, суспензии, гели и коллоиды. Основной особенностью таких веществ есть то, что вязкость для них является константой и не меняется относительно скорости деформации.

Скорость деформации - это относительное напряжение, которое появляется у жидкости при ее движении. Большинство жидкостей - ньютоновские и к ним применимы уравнения Бернулли для ламинарных и турбулентных течений.

Скорость деформации

Чувствительные к сдвигу жидкости более текучи. Скорость сдвига или зазор между веществом и стенками сосуда, как правило, не очень влияют на этот параметр и ими можно пренебречь. Значение скорости деформации известно для всех материалов и является табличным значением.

В некоторых случаях оно, однако, может изменяться. Например, если жидкость представляет собой эмульсию, которую наносят на пленку для фотографии, то даже незначительные дефекты могут привести к появлению пятен, и конечный продукт не будет обладать необходимыми качествами.

Различные жидкости и их вязкости

В ньютоновских жидкостях, вязкость не зависит от скорости сдвига. Однако для некоторых из них, вязкость меняется в зависимости от времени. Это проявляется на изменении давления в резервуаре или трубе. Такие жидкости называются дилатантными или тиксотропными.

Для латентных жидкостей напряжение сдвига растет всегда, так как их вязкость и увеличение скорости сдвига взаимосвязаны. Для тиксотропных жидкостей эти параметры могут изменяться хаотически. Скорость деформации не может возрасти быстро с понижением вязкости. Поэтому скорость движения частиц вещества может увеличиться, уменьшиться или остаться прежней. Все зависит от типа жидкости. Однако скорость деформации имеет свойство уменьшаться. Это означает, что

Начнем с того, что ньютоновская жидкость — это субстанция, которая оказывает сопротивление при сильном воздействии на нее и выполняет функцию твердого тела, а при незначительном приобретает свойства жидкого тела. На самом деле правильное название — неньютоновская жидкость, так как она состоит из крупных молекул и имеет неоднородную структуру. Приготовить ее можно даже в домашних условиях. В том, как сделать ньютоновскую жидкость, попробуем сейчас разобраться.

Создание флаббера или «резинки для рук» (другие названия ньютоновской жидкости) — простое и великолепное развлечение для детей. Такие научные забавы способствуют развитию мелкой моторики ребенка и активизации познавательной деятельности.

Способы создания ньютоновской жидкости дома

Итак, есть несколько простых способов, чтобы сделать ньютоновскую жидкость:

Вам необходимо смешать крахмал и воду, причем вымешивать такую смесь нужно тщательно, добавляя при этом воду. Если будет мало воды, то такая субстанция долго остается в твердом состоянии, если вы добавляете много воды, то она очень быстро станет жидкой. Бывает и такое, что воды у вас слишком много в миске, тогда нужно подождать немного: крахмал осядет, излишки воды вы можете слить и затем добавить некоторое количество крахмала.

Из полученного материала попробуйте сделать шарик, причем, если вы скатываете его быстро, он становится тверже, если вы делаете это медленно, то он будет растекаться по руке.

Второй способ или «флаббер обыкновенный»

В отдельную миску налейте 3/4 стакана воды и один стакан клея ПВА, размешайте тщательно эти ингредиенты и приступайте к следующему этапу.

В другой миске вам необходимо смешать полстакана воды и 2 столовые ложки буры. Размешайте так, чтобы бура растворилась. Затем соедините два получившихся раствора и перемешайте.

Вы можете добавить краситель. После этого необходимо поместить полученную ньютоновскую жидкость в пакет, закрыть и размять. Полученную субстанцию можно хранить в таком виде.

Третий способ « умный пластилин»

Для данного способа вам понадобятся следующие компоненты: клей ПВА, тетрабарат натрия, пищевой краситель.

Берем миску, наливаем клей (примерно 100 грамм), добавляем краситель и смешиваем. Далее вам нужно добавить тетрабарат натрия и перемешивать до тех пор, пока не образуется плотная масса.

Четвертый способ «съедобная ньютоновская жидкость»

Берем кастрюлю, выливаем сгущенку, ставим на медленный огонь, добавляем ложку крахмала, продолжая медленно помешивать. Как только жидкость загустеет, вы сможете добавить пищевой краситель и снова все размешать. Оставьте полученную жидкость на окне для остывания. Будьте аккуратны, так как ньютоновская жидкость может оставлять пятна на одежде и других вещах.

Делаем из крахмала интереснейшую неньютоновскую жидкость

Каюсь, я надолго потерялась. Столько всего смешалось за эти несколько недель!

Выпускные у сына в детском саду, на танцах и на курсах английского.

Как я уже рассказывала, собираю сына в школу в нулевой класс. В одну школу не прошли по конкурсу, теперь будем пытаться устроить его в другую.

Постоянные болячки попеременно то я, то сын. Как назло, сыпятся на нас не переставая, устала уже от этого.

Небольшая плановая операция, которую вчера наконец-то сделали сыну, но подготовка к которой отняла у нас, его родителей, столько сил, что уже в итоге ничего не хотелось.

Опять подняла голову моя хандра пополам с кризисом среднего возраста – я уже думала, что он давно в прошлом. Оказалось, зря надеялась.

Опять все мечты и планы летят к чертям, потому что события меняются с невообразимой скоростью. Задумаешь что-то сделать завтра – а утром все встает с ног на голову и успеваешь только решать появившиеся из ниоткуда проблемы. Я уже даже боюсь что-то загадывать на предстоящий в июле десятидневный отпуск.

Опять на работе дикий завал. Сделаешь одно, не успеваешь вздохнуть с облегчением – с ясного синего неба падает другое.

Опять полностью сбитый график на работе из-за того, что постоянно появляются какие-то непредвиденные ситуации. Так что приходится работать то с первой смены, то со второй. В итоге, биологические часы сбиты напрочь.

Опять взаимонепонимание со старыми друзьями, которые то появляются, то исчезают, а ты сидишь, как дура, и ломаешь голову, что это было?

В общем, много всего, не хочу надоедать вам перечислением. Лучше подарю кусочек нашего лета в городском парке – березовая роща с лужайкой, заросшей чистотелом:

Ну а сегодня хочу рассказать вам про неньютоновскую жидкость, которую мы наконец-то сделали с сыном, когда в очередной раз пришлось сидеть дома, выздоравливать и искать, чем занять это непоседливое существо. Много слышала и читала про это интересное вещество, но почему-то боялась делать, мне казалось, что это очень сложно.

Оказывается, неньютоновская жидкость своими руками делается очень просто, и приготовить ее не составит никакого труда в домашних условиях.

Почему так называется? Думаю, это лучше спросить у физиков, так как это все-таки больше физический опыт, чем химический, но рискну предположить, что все дело в свойствах. Обычная жидкость, подчиняющаяся классическим законам физики, сформулированным Ньютоном, ведет себя так, как мы привыкли.

Представьте себе воду. Она течет, ее можно перелить из сосуда в сосуд, можно топнуть по ней ногой, подняв тучи брызг, можно брызгаться ею, плескать во все стороны – и она будет оставаться неизменной по своим физическим свойствам, всегда будет жидкой, текучей. Таких примеров много – молоко, бензин, ацетон и т.д.

Что такое неньютоновская жидкость? Это вещество, которое ведет себя совершенно неожиданно при оказании на него силового воздействия. Например, в спокойном состоянии это – податливое текучее вещество, которое можно разлить на столе, образовав обычную ничем не примечательную лужицу.

Но если вы захотите ударить по этой лужице кулаком или, еще лучше, молотком, то столкнетесь с неожиданным сопротивлением – мягкая лужица неожиданно станет твердой и может даже разлететься на осколки. То есть превращается в твердое тело.

Свойства такого раствора связаны с вязкостью, а точнее, с ее изменением под внешним воздействием. Пока вы не прикладываете никакой силы к этому раствору и не пытаетесь подвергнуть его какой-либо деформации, то в ваших руках будет послушная жидкость. Как только вы применили силу, то есть изменили внешнее воздействие, то мгновенно изменилась и вязкость. Причем, чем выше скорость, то есть чем быстрее вы приложили внешнее воздействие, тем сильнее изменится вязкость.

Возможно, я не очень грамотно объясняю? Физики, ау, откликнитесь, так это или не так?

Самый распространенный пример такого вещества – крахмал, смешанный с водой. Как сделать из него самостоятельно эту интересную жидкость? Те рецепты и пропорции, которые мне попадались, я, честно скажу, не соблюдала. Все делалось «на глазок», но получилось настолько интересно, что мы с сыном провели почти весь вечер на кухне, играя с полученным веществом, устряпав стол, стены, пол и даже немного потолок. Но оно того стоило. Радости было у обоих – хоть отбавляй!

Я купила на рынке весовой кукурузный крахмал. Даже не могу сказать, кто его производитель, так как это был обычный полиэтиленовый мешок без всяких опознавательных знаков. Стоит 1 кг у нас 380 тенге, это приблизительно 70 российских рублей.

Высыпала его в миску и начала постепенно добавлять воду, сразу же перемешивая. На каком-то этапе почувствовала, что ложка начинает проворачиваться с трудом в этом своеобразном «тесте», будто в застывающем цементе.

Отложила ложку и начала пробовать руками – если медленно погружаешь руку в раствор, она спокойно опускается до дна тарелки. Если резко бьешь ладонью по поверхности раствора, то кажется, будто стучишь по чему-то твердому, а рука остается при этом сухой и чистой.

Говорят, что вместо кукурузного, можно использовать и картофельный крахмал. Вполне допускаю, но из своего опыта ничего сказать не могу, так как пробовала только на кукурузном. Думаю, что это неважно, так как, по сути, состав одинаковый, в любом случае получается раствор полимера (крахмал – это природный полимер), то есть крупных молекул, которые соединяются между собой в самых разных положениях, что и обуславливает такие интересные свойства у получившегося раствора.

Вот мы и делали весь вечер самые разные эксперименты с сыном. Очень интересные тактильные ощущения, не менее забавные, чем с тем же гидрогелем.

Опускали в раствор руки, ложки, вилки. Резко ударяли по раствору, переливали его медленно и быстро. Если во время переливания подставить руку под струю, то текущая струя мгновенно затвердевает, попадая на пальцы.

Потом я вспомнила, что когда-то сохраняла статью о том, как приготовить домашний кинетический песок, там тоже был нужен кукурузный крахмал. Почему бы не попробовать, раз уж начали свинячить на кухне? У меня как раз был чистый, просеянный песок, который я когда-то готовила для опытов с «химическими змеями».

Всего-то нужно смешать песок, крахмал и воду. Смешали – получилась фигня. Совершенно не кинетический песок, но обалденно удобный вариант неньютоновской жидкости, которая не пачкает руки и, тем не менее, не теряет своих необычных свойств.

Ее можно перемешивать, переливать, скатывать в колобки, с силой бросать на стол, бить по ней руками. Например, можно скатывать колбаской – пока катаешь в руках, она твердая, как только перестаешь раскатывать, она тут же прямо на ладони превращается в лужицу.

В общем, наигрались мы здорово, от души, с большим удовольствием. Даже не жалко было потом тратить время на отмывание кухни – слишком много было радости и хороших эмоций. Так что, если вы не делали до сих пор такой опыт, то попробуйте, не пожалеете.

Ну а я прощаюсь с вами, мои читатели… Не знаю, надолго ли. Скорее всего, летом статей будет гораздо меньше. Постараюсь «выходить в эфир» хотя бы раз в неделю, но не знаю, что из этого получится. Как я уже говорила, слишком непредсказуемо у меня идут события. И не могу понять из-за чего.

Всем хорошего лета и не хандрить!

Подписка на новости блога

Вы успешно подписаны на новости блога Kidschemistry.ru

К статье оставлено: 1 комментарий

Имя удалено в соответствии с правилами комментирования

И в основном с точки зрения практики (в качестве описания и в виде ).

Неньютоновская жидкость и жвачка для рук (также известная как хендгам) — это одного поля ягоды. Вернее, второе — частный случай первого. А первое — более общая категория 🙂 Итак, начнём с определения:

Неньютоновская жидкость — это жидкость, которая временами ведёт себя как твёрдое тело. А временами — как жидкость. Так, обычная жидкость может растекаться, течь. И неньютоновская жидкость это может. С другой стороны, обычная жидкость не может быть твёрдой, отскакивать, образовывать — а неньютоновская может. В общем, результат получается весьма интересный. Причина этого результата в том, что данные жидкости чаще всего созданы из больших полимерных молекул, "сцепление" между которыми не очень велико, и эти молекулы могут достаточно свободно скользить относительно друг друга (почти получается).

Так, например, если взять неньютоновскую жидкость типа "шампунь" и под достаточным напором и верным углом выливать её на твёрдую поверхность, то можно увидеть, как струйка шампуня отскакивает от поверхности и образует дугу — прямо как на этом :

Кстати, данный эффект имеет своё название: "Эффект Кея". При определённой сноровке (где-то на десятой баночке шампуня) также круто делать можете научиться и вы 🙂 Но закончим с теорией и перейдём к обещанной практике:

Мы предлагаем вам два способа получить неньютоновскую жидкость. Первый — это чуть более грязный, второй — чуть менее надёжный, хоть и более зрелищный.

Итак, неньютоновская жидкость из крахмала и воды.

Для приготовления нам нужны крахмал (картофельный, кукурузный — любой) и вода. Пропорция зависит от качества крахмала и обычно составляет от 1:1 до 1:3 в пользу воды. В в результате смешивания мы получаем нечто типа киселя, обладающего интересными свойствами. Так, если в ёмкость со смесью медленно ввести руку, то результат точно такой же, как если бы мы ввели руку в воду. Но если размахнуться как следует и стукнуть по этой смеси, то рука отскочит, как если бы это было твёрдое вещество.

Также если лить такую смесь с достаточной высоты, то в верхней части струи она будет течь, как жидкость. А в нижней — скапливаться комками, как твёрдое вещество. Кроме того, можно засунуть руку в жидкость и резко сжать пальцы. Вы почувствуете, как между пальцами образовалась твёрдая прослойка. Или ещё один эксперимент — сунуть руку в этот "кисель" и резко попытаться её вытянуть. Большая вероятность, что ёмкость поднимется вслед за рукой.

Если вы заметили, то описанное поведение смеси достаточно похоже на поведение теста. Поэтому скорее всего, если вы решите сделать эту смесь менее грязной, то можно туда насыпать чуть-чуть муки. Видео в тему (о том, что можно делать с неньютоновской жидкостью):

И на этой радостной ноте переходим ко второму способу приготовления неньютоновской жидкости:

Почти неньютоновская жидкость из тетрабората натрия (буры) и клея ПВА.

Как понятно из названия, для этого опыта, результаты которого более похожи на хэндгам (жвачку для рук), необходимы тетраборат натрия (бура), которую можно достать в аптеке или на рынке у старушек, и клей ПВА. Пропорции смешивания также зависят от качества ингридиентов, и поэтому разнятся от рецепта к рецепту. Чаще всего это клей: тетраборат = от 1:1 до 1:4.

Для справки: тетраборат натрия («бура») — Na2B4O7, соль слабой борной кислоты и сильного основания, распространённое соединение бора, имеет несколько кристаллогидратов, широко применяется в технике.

Основной принцип — очень тщательно и быстро мешать. Наша задача — равномерно распределить буру в объёме клея ПВА до тех пор, пока не началось физико-химическое взаимодействие между ними, которое может сделать невозможным дальнейшее перемешивание (равно как и образование желаемого хендгама). В общем, в результате может получится творог. Поэтому данный способ и назван менее надёжным. Хотя и более чистым — после сделанного хендгама руки не остаются в потёках крахмала.

Хотя есть совет — оставить смесь на пару часиков в герметично закрытой ёмкости для расстаивания. Обещанный видео-урок, как сделать жвачку для рук с помощью буры и клея ПВА :

По поводу клея ПВА: есть мнение, что марка ПВА-М не подходит для таких экспериментов.

Кстати, второй вариант называется "почти неньютоновская жидкость", поскольку смесь, хоть и не липнет к рукам, не всегда хочет стекать, отскакивать от пола и капать. Хотя в остальном — всё ок 🙂

В обоих случаях в смесь можно добавить какой-нибудь краситель, и тогда результат будет более весёлым.

Если подумать, то можно предположить, что бура, добавленная в первом случае, к крахмалу и воде, также может оказать дополнительный эффект, уменьшающий грязность этого способа. А крахмал, добавленный ко второму рецепту может замедлить схватывание и застывание клея со временем. Также возможно применение буры в сухом виде.