Почему неньютоновскую жидкость так назвали
Исаак Ньютон — ученый, физик, сделавший множество научных открытий. Одной из его идей было изучение свойств жидкостей, а именно их вязкости. Он предложил формулу, согласно которой консистенция жидкостей не меняется в зависимости от скорости движения.
Какое-то время эта идея была доминирующей в научном мире, пока не были обнаружены жидкие вещества, противоречащие этой формуле. Затем произошло разделение всех жидкостей на ньютоновские и неньютоновские. У одних есть постоянная вязкость, как у воды, у других — переменная. Имена происходят от имени ученого.
В неньютоновских жидкостях плотность вещества зависит от внутреннего трения между частицами, возникающего при движении. Чем выше скорость, тем больше трение и, следовательно, тем плотнее консистенция. По такому принципу «работает» популярная детская игрушка HandGum, которую еще называют умным пластилином или жевательной резинкой для рук.
Рецепт неньютоновской жидкости
Для приготовления потребуется взять:
- Кукурузный или картофельный крахмал.
- Чистая вода нормальной комнатной температуры.
Пропорция смешивания 2: 1, то есть на два стакана крахмала нужен один стакан воды. Иногда предлагают более жидкий вариант 1: 1 или 3: 2. Вы можете понаблюдать за своими ощущениями, полученная консистенция должна напоминать сметану.
Емкость для смешивания может быть изготовлена из любого материала. Выбирайте миску такой формы и размера, чтобы она могла проходить через нее обеими руками, т. Е. Не слишком маленькой.
В каком порядке добавляются ингредиенты, значения не имеет. Уже во время смешивания вы и ваш малыш заметите первый любопытный узор. Если сильно мешать составу, крахмал как бы устоит, останутся частички, крупинки, не растворяясь полностью в воде. А если не замешивать тесто, а оставить его на несколько минут в миске, оно станет однородным.
Не используйте ложку, а тем более миксер. Пусть ребенок своими руками перемешает состав. Когда вещество будет готово, приступайте к экспериментам.
Как можно поиграть с неньютоновской жидкостью
Все эксперименты можно проводить дома, не беспокоясь об оставленном беспорядке.
Даже если жидкость разольется, она сразу же затвердеет на полу или ткани, и вам останется только удалить сухие комочки. Поэтому, предлагая детям эксперименты, не беспокойтесь о последствиях.
Исследуем неньютоновскую жидкость
Для начала можно просто потрогать чудо-жидкость руками. Если медленно взять его ладонью и развести пальцами, он начнет течь между ними. А если всю кисть опустить в таз, а потом попытаться резко вытащить, ничего не получится — рука замерзнет.
Здесь вы можете просто рассказать детям о болоте и зыбучих песках. Болото приближается и не дает вам резко выбраться по тем же причинам, поэтому выбираться из него нужно медленно, постепенно.
Также советуем использовать жидкость, например глину. Когда дети начнут лепить комочки, скручивать шарики из вещества и сгребать их в горсть, они почувствуют прикосновение твердого пластичного вещества. Но как только они остановятся, они почувствуют, как жидкость «тает», просачивается между пальцами.
Также можно попробовать перелить вещество из одной емкости в другую, оно будет медленно стекать по стенкам. Но если вы решите быстро перевернуть чашу вверх дном, даже капля не упадет, вещество как бы прилипло ко дну.
Вы не заметите брызг, например брызг воды, но вы можете попытаться их достать. Для этого нужно резко ударить ладонью по поверхности или забросить мяч в тарелку. Он увязнет, мягко приземлится и не оставит брызг.
Опускаем предметы
Еще один эксперимент можно провести с погружением в воду других игрушек. Во-первых, вы должны попробовать катать мяч по поверхности. Чем быстрее объект «бежит» через неньютоновскую жидкость, тем больше он по своему состоянию напоминает твердое тело. Но как только мяч или игрушка останавливаются, сразу же начинает мягко погружаться в крахмалистое болото.
Увидев погружение, попытайтесь спасти утопающего. Если быстро подобрать игрушку, она встанет вместе с миской. Необходимо аккуратно освободить его от жидкости, только тогда можно будет добиться результата.
Неньютоновская жидкость и творчество
Предложите ребенку нарисовать. Но не обычными красками, а разноцветной неньютоновской жидкостью. Для этого в подготовленное вещество добавьте гуашь разного цвета. Когда масса станет однородной, ее можно вручную вылить на лист бумаги, образуя абстрактные узоры.
У вас не получится получить прямые линии, но в них нет необходимости. Точки могут лишь отдаленно напоминать предметы, главное в творческом процессе — воображение. Уже на полотне разноцветную жидкость можно немного сместить, изменить форму.
Такое веселое занятие понравится не только детям, но и взрослым — экспериментировать можно всей семьей. Игры с неньютоновской жидкостью подходят детям в возрасте от 3 до 4 лет. Они примут активное участие, разовьют ручную моторику, а также изучат новые интересные явления. Не откладывайте игру с детьми на потом, идите прямо на кухню за крахмалом!
Где применяют неньютоновские жидкости
Аномальные вещества используются в следующих отраслях:
- В военном деле — производство бронежилетов по технологии «жидкой брони». В месте удара шпатлевка мгновенно затвердевает. В обычных условиях жилет мягкий и эластичный.
- В автомобилестроении. В масла добавляются специальные суспензии для уменьшения трения при высоких оборотах двигателя.
- В нефтяной отрасли. Полимерные добавки используются для снижения коэффициента лобового сопротивления трубопроводов.
- Тушить пожары. В противопожарный раствор добавляют полимеры для увеличения длины трубы.
- В косметической индустрии. В косметику добавляют синтетические ингредиенты, масла, воски для придания вязкости.
Способы создания ньютоновской жидкости дома
Итак, есть несколько простых способов создать ньютоновскую жидкость:
Вам нужно смешать крахмал и воду, при этом такую смесь нужно тщательно вымесить, добавив воды. Если воды мало, такое вещество долго остается твердым, если добавить много воды, оно очень быстро станет жидким. Также бывает, что у вас в миске слишком много воды, поэтому придется немного подождать — осядет крахмал, можно слить лишнюю воду и затем добавить немного крахмала.
Попробуйте сделать из полученного материала шар, и если быстро катать его, он станет тяжелее, если делать медленно, он растечется по руке.
Второй способ или «флаббер обыкновенный»
Налейте 3/4 стакана воды и стакан винилового клея в отдельную миску, тщательно перемешайте эти ингредиенты и переходите к следующему шагу.
В другой миске смешайте полстакана воды и 2 столовые ложки буры. Перемешивайте, пока бура не растворится. Затем соедините два получившихся раствора и перемешайте.
Можно добавить краситель. Далее нужно поместить получившуюся ньютоновскую жидкость в пакет, закрыть и вымешать. Полученное вещество можно хранить в таком виде.
Третий способ « умный пластилин»
Для этого способа потребуются следующие компоненты: виниловый клей, тетрабарат натрия, пищевой краситель.
Берем миску, вливаем клей (примерно 100 грамм), добавляем краситель и перемешиваем. Далее нужно добавить тетрабарат натрия и перемешивать до образования густой массы.
Приготовление жидкости
В миске смешайте 900-граммовую банку кукурузного крахмала (его можно найти в кулинарии в продуктовом магазине) и 2 стакана воды.
Смешивать вручную намного проще. Это грязно и медленно. Возможно, вам потребуется добавить до 1/2 стакана воды, но только понемногу.
Ваша смесь не должна быть густой или водянистой. Вещество должно быть густым, но при этом растворенным.
У вас должна быть возможность схватить кусок и посмотреть, как он вернется в контейнер. Это отличный пример неньютоновских жидкостей.
Неньютоновская жидкость в природе и в быту
Самое известное воплощение неньютоновской жидкости в природе — это зыбучие пески. Благодаря необычной форме песчинок они обладают свойствами как твердых, так и жидких веществ. Поток воды, циркулирующий под зыбучими песками, делает песок хрупким. Когда человек наступает на нас, песчинки перераспределяются и он начинает всасываться. Чем сильнее сопротивляется человек, тем быстрее он проваливается в песок. Единственный выход — двигаться как можно медленнее и плавнее. Болото обладает схожими свойствами, от которых погибли многие люди, не знакомые со свойствами неньютоновской жидкости.
Самым интересным применением неньютоновской жидкости в повседневной жизни стала игрушка «Лизун», впервые выпущенная в 1976 году. Благодаря своим необычным свойствам она сразу же приобрела необычайную популярность. Эластичность, плавность, способность бесконечно трансформироваться сделали «Лизуну» одним из самых желанных приобретений для детей того времени. Игрушка пользуется спросом и сегодня.
Кроме того, они научились использовать неньютоновские жидкости в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Свойствами этого вещества обладают отстой сточных вод, жидкое мыло и зубная паста.
Как сделать неньютоновскую жидкость своими руками
Вы легко можете приготовить его в домашних условиях, рецепт простой и незамедлительный. Для изготовления вам потребуются:
- Крахмал, лучше кукурузный, но картофельный тоже подойдет, 1 кг
- Вода 500 гр.
- Глубокая миска или другая емкость для смешивания.
- Необязательный краситель.
Если хотите получить больше неньютоновской жидкости, просто возьмите побольше крахмала, главное, чтобы соотношение с водой было 2: 1, то есть на два стакана крахмала один стакан воды. А играя с детьми, желательно использовать пищевые красители, так как дети любят все пробовать на вкус.
Для начала всыпаем крахмал в миску, затем, постепенно добавляя воду, перемешиваем до получения однородной массы, похожей по консистенции на желатин. Вы можете перемешивать руками или ложкой. Добавьте краситель. Когда вы чувствуете, что смесь стала достаточно густой и вязкой, и когда вы нажимаете на ее поверхность ложкой или пальцем, она затвердевает: она готова.
Классификация
Выделяют 3 основные группы аномальных веществ.
Вязкие
Не полагайтесь на погоду. Среди них вязкопластики: масляные краски, разновидности макаронных изделий. К псевдопластическим веществам относятся суспензии полимеров, целлюлозы. С небольшим напряжением они текут. Расширитель (раствор крахмала, различные виды клея) загустевает при интенсивном воздействии.
Нереостабильные
Восприимчивы к временному фактору. Простокваша, кефир, майонез, кетчуп теряют вязкость при перемешивании. Их называют тиксотропными. Реопектические вещества со временем загустевают. Это коллоидные растворы, бентонитовые глины.
Вязкоупругие
Под действием силы они текут, затем восстанавливают прежнюю структуру. К ним относятся некоторые виды смол и паст.
Примерами природных неньютоновских жидкостей являются зыбучие пески, болота на болоте и грунтовые зыбучие пески.
Опыты и эксперименты для детей младшего возраста
Пожалуй, ни одно научное шоу для детей сегодня не обходится без неньютоновской жидкости: простые и эффективные эксперименты не требуют больших затрат, и их может поставить любая мама. Все, что вам нужно, это вода и крахмал!
Однажды на таком научном шоу под открытым небом мне даже довелось наблюдать длинную неглубокую яму, заполненную «волшебной» крахмальной смесью: когда в ней был ребенок, он нырял в жидкость, а когда бежал, чудесным образом превращался в твердая поверхность под ногами. Хорошо, если правильно разгоняться!
Как играть с неньютоновской жидкостью?
Вы можете мять его в руках, замечая, как он вдруг становится твердым, но пластичным; лепить фигурки, которые сразу растекаются в лужу. Интересный эффект получается, если попробовать налить неньютоновскую жидкость из чашки в чашку: она течет равномерно, но стоит встряхнуть посуду, как жидкость застывает, как по команде «заморозить!»
Неньютоновская жидкость реагирует не только на механические напряжения, но и, например, на звуковые волны; если у вас достаточно громкий динамик, он будет «танцевать» в ритме музыки, если вы медленно добавите пищевой краситель, эффект будет незабываемым!
Наконец, если вы не против крахмала, можно наполнить ванну неньютоновской жидкостью — не доверху, конечно, всего на 10 сантиметров. Младенцы любят прыгать по твердой поверхности и, останавливаясь, «утонуть» в этом!
