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吃軟不吃硬的非牛頓流體

2023-12-29 00:00:00
科學(xué)大觀園 2023年22期

為什么叫非牛頓流體呢?艾薩克·牛頓是位非常著名的科學(xué)家,他曾描述過普通液體和流體的一些表現(xiàn),但是有一些流體不遵守他的定律,所以這類流體就叫作非牛頓流體。今天就讓我們探究它的神奇之處吧!

實(shí)驗(yàn)材料

淀粉、水、攪拌勺

實(shí)驗(yàn)步驟1.

往淀粉里加入適量的水,淀粉和水的比例為3∶1。

實(shí)驗(yàn)步驟2.

用勺子按照一個(gè)方向攪拌均勻。

實(shí)驗(yàn)步驟3.

攪拌到劃過去有縫隙的糊狀即成功制作出非牛頓流體。

實(shí)驗(yàn)步驟4.

用手摸一摸非牛頓流體,滑滑的、軟軟的,好像果凍一般。再用手指輕輕戳一戳,可以慢慢地插進(jìn)非牛頓流體。

實(shí)驗(yàn)步驟5.

改用拳頭暴力砸一砸非牛頓流體,發(fā)現(xiàn)非牛頓流體堅(jiān)硬無比,根本砸不動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)原理:

所謂非牛頓流體,是指不滿足牛頓黏性實(shí)驗(yàn)定律的流體,即其剪應(yīng)力與剪切應(yīng)變率之間不是線性關(guān)系的流體。

淀粉和清水的比例是3∶1。如果太濃稠的話,可以適當(dāng)多加一點(diǎn)水降低流體的飽和度。

部分非牛頓流體擁有很高的強(qiáng)度,當(dāng)表面受到很大很快的沖擊力時(shí),會(huì)變得很硬,具備一定的固體特性。當(dāng)它表面壓力較小時(shí),又非常柔軟,和液體一樣。當(dāng)它掉到桌布上的時(shí)候,會(huì)很有彈性,而不像液體被布吸收。

我們?nèi)梭w中的血液、吃的果醬、工業(yè)中用到的石油和地里的泥巴都是非牛頓流體。

奶油“蓬松”的秘密

每次經(jīng)過蛋糕店,小朋友們都喜歡停下來看烘焙師傅做蛋糕,只見他們用一個(gè)裱花袋擠出一個(gè)個(gè)漂亮的形狀。雖然袋子的出口很小,但擠出的奶油卻比出口要粗很多。

這是因?yàn)槟逃鸵矊儆诜桥nD流體,而這種膨脹現(xiàn)象正是來自非牛頓流體的另一個(gè)特性——射流脹大效應(yīng),流體從管口擠出的速度越大,膨脹的程度也越大。

而且,擠出的形狀相較于管口的形狀,也會(huì)稍微變化,如果管口是矩形,擠出來的就是膨脹的橢圓形。

棉花糖的旋轉(zhuǎn)魔法

當(dāng)我們在街邊買棉花糖時(shí),制糖師傅會(huì)用一根棍子伸向機(jī)器的凹槽,再旋轉(zhuǎn)棍子,機(jī)器內(nèi)飄出來的糖絲會(huì)纏上棍子,然后自動(dòng)向上“攀爬”,最后纏繞成球形的棉花糖。

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