Чтобы создать неньютоновскую жидкость, вам потребуются 200 граммов кукурузного крахмала и 400 мл воды. В глубокую миску следует высыпать крахмал и медленно влить воду, тщательно перемешивая. В результате образуется неньютоновская жидкость. Возможности для экспериментов с этой жидкостью безграничны. Например, на этом видео вы увидите целый бассейн, заполненный такой жидкостью.
Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях
Пасмурная осенняя погода – это не причина оставаться дома и скучать перед окном или увлекаться очередной компьютерной игрой. Это замечательное время, чтобы удивить своих родных и близких занимательными домашними экспериментами, одним из которых является создание неньютоновской жидкости. В данной статье мы рассмотрим один из увлекательных экспериментов в области физики, который непременно заинтересует как детей, так и взрослых.
Неньютоновская жидкость названа в честь знаменитого английского физика Исаака Ньютона, который также известен своим открытием закона всемирного тяготения. Помимо этого, Ньютон выделялся своей наблюдательностью и экспериментаторским духом. Например, однажды, переплывая реку, он заметил странное поведение весел: чем сильнее он греб, тем больше встречал сопротивления со стороны воды. В то время как, если он греб менее энергично, отдавая предпочтение медленному движению, то вода легко обходила весла.
Эти наблюдения привели Ньютона к формулированию важного закона физики: «Вязкость жидкости пропорциональна приложенной к ней силе». Это означает, что в зависимости от того, насколько сильно вы взаимодействуете с жидкостью, будет меняться и её вязкость. Например, когда вы бьете по воде рукой, вы заметите, как она оказывает сопротивление, в то время как при простом опускании руки в воду сопротивление практически незаметно.
Тем не менее, не все жидкости подчиняются этому закону. Например, такая субстанция, как слайм, ведет себя так, как будто авторитетные законы физики, сформулированные Ньютоном, не применимы к ней. Жидкости с подобным поведением называются неньютоновскими.
Как сделать неньютоновскую жидкость
Ниже представлен один из самых простых способов создания неньютоновской жидкости с использованием крахмала.
Рецепт с крахмалом
Для изготовления вам понадобятся:
- 200 граммов кукурузного или картофельного крахмала;
- 400 мл воды комнатной температуры;
- пищевой краситель для изменения цвета (по желанию).
Важно! Для достижения нужной консистенции, добавление воды к крахмалу должно происходить медленно, иначе жидкость может не получиться. Хорошо перемешайте массу, чтобы добиться желеобразной консистенции. Такой результат удивит не только маленьких, но и взрослых, ведь свойства неньютоновской жидкости поистине необычны.
Вот несколько занимательных экспериментов, которые можно провести с полученной жидкостью:
- Если вы положите ладонь на дно миски с тестом и резко потянете ее назад, большая вероятность того, что миска приподнимется вашей рукой.
- Проведите ладонями по поверхности вещества — вы заметите, как оно соберется в комки.
- Если вы положите на него ладонь и сильно сожмете её, то между пальцами образуется твердый налет.
- При быстром вмешательстве из вещества получится сформировать колобок или трубочку.
- Переливая жидкость из чашки в чашку, вы сможете наблюдать, как она ведет себя: сверху она будет течь, как обычная вода, а снизу затвердевает, как масса.
Если у вас нет крахмала под рукой, не беда — есть и другой интересный способ экспериментов.
Рецепт с клеем ПВА
Для этого рецепта понадобятся следующие ингредиенты:
- 3/4 стакана воды и еще полстакана воды;
- 1 стакан клея ПВА;
- 2 столовые ложки буры.
В одной емкости тщательно смешайте клей ПВА с 3/4 стакана воды. В другой емкости смешайте 2 столовые ложки буры с полстакана воды и перемешивайте до полного растворения буры. Затем соедините обе жидкости и при желании добавьте краситель, снова тщательно перемешивая. Полученное вещество можно помещать в пакет и хранить в холодильнике, извлекая его для игры по мере необходимости.
«Вкусный» рецепт неньютоновской жидкости
Этот рецепт понравится всем сладкоежкам, особенно детям.
В кастрюлю влейте банку сгущенки и поставьте на небольшой огонь. Добавьте столовую ложку крахмала и тщательно перемешивайте, пока жидкость не загустеет. Чтобы сделать массу более красивой, можно добавить пищевой краситель. После достижения однородной и густой консистенции, снимите кастрюлю с плиты и дайте веществу остыть. Таким образом, когда дети насытятся, у них будет возможность пообедать с этим удивительным сладким тестом.
Проведение увлекательных исследований дома с детьми делает изучение физики и химии в школе более доступным и интересным. Создание неньютоновской жидкости своими руками — это не только увлекательный, но и познавательный эксперимент.
Определение и примеры
Естественными примерами неньютоновской жидкости являются болота, зыбучие пески и грунтовые зыбучие пески. Если наступить на зыбучие пески или болото, они начнут поглощать вас под слоем песка и воды, однако при прикладывании силы, например, если резко ударить по поверхности, они могут мгновенно затвердеть.
Немного истории:
Знаменитый физик Исаак Ньютон заметил, что при переплывании реки, гребля веслами осуществляется значительно сложнее, если двигаться быстро, чем при медленном движении. Это наблюдение стало основой для формулировки его закона, который гласит, что вязкость жидкости возрастает пропорционально силе, приложенной к ней.
Каждый день мы сталкиваемся с неньютоновскими жидкостями: масляные краски, тушь, болота, кровь и многое другое.
Существует научное направление, занимающееся изучением неньютоновских жидкостей, именуемое реология. Это подразделение физики, изучающее деформацию и текучесть различных материалов.
Применение неньютоновских жидкостей
Неньютоновские жидкости находят применение в разнообразных сферах, включая военные разработки, автомобилестроение, косметологию и кулинарию.
В военном производстве разрабатываются новые поколения бронежилетов. Ученые создали прототип бронежилета, который содержит специальный жидкий состав между слоями, который при ударе распределяется равномерно, защищая тем самым владельца. Если пуля попадет в такой жилет, она не пробьет его, а застрянет внутри, благодаря уникальным свойствам жидкости.
Кроме того, неньютоновская жидкость используется в других разработках, таких как инновационные материалы для лыжной экипировки, которые состоят из ячеек с жидкой и твердой фазами, что обеспечивает отличную защиту и комфорт для спортсменов.
В косметологии свойства неньютоновской жидкости используются для создания косметических средств, которые не растекаются по лицу, обеспечивая стойкость и легкость нанесения. Примерами таких продуктов являются различные кремы, тональные основы, туши и блески для губ. Каждому продукту подбирается индивидуальная вязкость для создания наилучшего эффекта.
Автомобильная промышленность также активно использует свойства неньютоновских жидкостей, как, например, моторные масла, которые уменьшают свою вязкость в процессе работы двигателя, что оптимизирует его функционирование.
С примерами из кулинарии можно упомянуть кетчуп, майонез и растительное масло, которые также ведут себя как неньютоновские жидкости.
В пожаротушении неньютоновские жидкости используют уже более 50 лет. Их применение способствует увеличению продолжительности распыления бронзовой струи почти в два раза, что повышает эффективность работы спасательных служб.
В нефтяной промышленности неньютоновские жидкости также играют важную роль в различных производственных процессах.
Свойства таких растворов связаны с вязкостью и её изменением под воздействием внешних сил. Пока не наносится физическое воздействие, жидкость проявляет себя как обычная и послушная субстанция.
Классификация
Существует несколько основных групп неньютоновских жидкостей. Одна из них включает вязкие жидкости, которые не изменяются со временем. В эту группу входят вязкопласты, такие как масляные краски и пастообразные продукты. Псевдопластичные вещества, например полимерные суспензии или целлюлоза, текут под небольшим давлением, в то время как растворы крахмала и различные клеи увеличиваются при интенсивном воздействии.
Кровь является примером нелинейной неньютоновской жидкости, где вязкость зависит от скорости потока.
Нереостабильные
К ним относятся жидкости, которые изменяют свои свойства в зависимости от времени. Например, йогурт, кефир, майонез и кетчуп теряют свою плотность при встряхивании, именуемые тиксотропными. Реопектические вещества, такие как коллоидные растворы и бентонитовые глины, уплотняются со временем.
Вязкоупругие
Эти жидкости текут под действием силы, но затем восстанавливают первоначальную структуру. К ним относятся некоторые виды смол и паст.
Примеры природных неньютоновских жидкостей — это зыбучие пески, болота и накапливающиеся силы в слоях грунтовых песков.
Свойства
Ключевой характеристикой неньютоновских жидкостей является их способность изменять плотность. Когда механическое воздействие оказывается на эти жидкости, между молекулами становятся сильнее связи, и они обретают свойства твердообразного состояния. Молекулярная структура может изменяться под воздействием как звуковых волн, так и электромагнитных полей.
Например, перемешать густой раствор крахмала будет затруднительно при высокой интенсивности. Если вы уменьшите силу или скорость действий, управление будет значительно легче. Можно провести эксперимент, заполнив бассейн крахмальным желе, и попробовать пройти через него — по ощущению это будет похоже на движение по земле. Однако, если вы остановитесь, вы начнете застревать.
Скорость потока жидкости не сказывается на её плотности. Чем быстрее течет такая субстанция, как мед или сгущенное молоко, тем легче она становится.
Чтобы наглядно продемонстрировать свойства, можно просто сделать неньютоновскую жидкость из крахмала.
Автомобильные производители также активно используют свойства неньютоновских жидкостей, таких как моторные масла, которые снижают свою вязкость в процессе работы двигателя, улучшая его производительность.
Можно ли где-то использовать?
Несмотря на свои интересные и удивительные свойства, неньютоновская жидкость на сегодняшний день не нашла широкого практического применения. Её характеристики довольно нестабильны и трудно предсказуемы, зачастую такие жидкости представляют интерес только как образовательный материал или элемент игры с детьми.
Большим преимуществом данной жидкости является ее полная безопасность, что позволяет родителям не беспокоиться о здоровье малышей во время экспериментов. Даже если ребенок попробует на вкус это необычное вещество, вреда от этого не будет. Исключение составляют цветные жидкости, которые могут оставить следы на одежде, но, используя пищевой краситель, вы можете смело позволить детям играть с такой жидкостью. Однако не удивляйтесь, если после игр вы обнаружите не только грязного ребенка, но и запачканную кухню, а также, возможно, и кошку.
Почему неньютоновская жидкость называется именно так? На этот вопрос лучше всего ответят физики, так как это больше вопрос физики, чем химии. Каждый из нас может заметить, как обычные жидкости, подчиняющиеся классическим законам физики, ведут себя так, как нам привычно.
Опыты
В научных целях или просто для развлечения можно проводить различные эксперименты с неньютоновской жидкостью:
- Проведите пальцем по поверхности образовавшегося сгустка и посмотрите, что произойдет.
- Постарайтесь погрузить всю руку в жидкость и попытайтесь вытянуть её — увидите, как ваши руки вжимают тесто, когда вы поднимаете емкость.
- Попробуйте скатать гущу в ладонях, чтобы сформировать шарик.
- К шутливым экспериментам можно отнести сильные удары по сгустку. Прохожие, вероятно, испугаются, ожидая, что их обдаст раствором крахмала, но жидкость останется в миске (если, конечно, вы не жадничали с количеством крахмала).
- Публика на видеоблогах предлагает яркий эксперимент: оберните музыкальную колонку толстой пищевой пленкой в несколько слоев, а затем влейте раствор на пленку и включите музыку на большой громкости. Вы сможете наблюдать впечатляющие визуальные эффекты, которые становятся возможными благодаря этому уникальному составу.
Если вы проводите эксперимент в классе или перед студентами, задайте им вопрос: почему неньютоновская жидкость ведет себя так, как она ведет? Что происходит, когда её сжимают? И почему она выглядит твердой в этой ситуации, но течет, как сироп, когда освободишь пальцы? В конце опыта вы можете помещать получившуюся смешанную жидкость в герметичный пластиковый пакет, чтобы сохранить для использования в следующий раз.
Любопытные опыты
- Вы можете попробовать скатать из жидкости шарик, а затем расслабить руку — наблюдайте, как шарик начнет течь между пальцами.
- Поместите предмет в жидкость, например, чашку или игрушку, и резко вытащите — вы увидите, как они поднимают емкость с жидкостью в воздух.
- Наглядно наблюдайте, как жидкость перетекает с одной тарелки на другую и через время застывает.
- Прикоснитесь к жидкости и заметите, что она будет вести себя как твердый материал.
Неньютоновская жидкость, использующаяся как игрушка, обладает еще и тем, что она абсолютно безопасна (в отличие от некоторых китайских аналогов). Даже если ребенок попробует на вкус этот эксперимент, вреда от этого не будет. Однако спустя игры следует учитывать, что комната, стол, стулья и возможно, ванная комната могут покрыться белыми пятнами, но такие пятна, как правило, легко смываются, так же как и детские руки!
Флаббер обыкновенный
Для данного эксперимента вам понадобится 3/4 стакана воды и 1 стакан клея ПВА. Эти компоненты тщательно перемешиваются в отдельной посуде.
Добавьте в другую емкость полстакана воды и 2 столовые ложки буры, перемешивая до полного растворения буры. Затем соедините приготовленные растворы, добавьте по желанию краситель, перемешайте и поместите в пакет, который можно завязать и замесить. Такое тесто можно хранить и использовать повторно.
Умный пластилин
Для этого способа вам понадобятся следующие компоненты: клей ПВА, тетрабарат натрия, и пищевой краситель.
Для создания неньютоновской жидкости достаточно двух ингредиентов: крахмала и воды в пропорции 1:1, однако эта пропорция зависит от самого крахмала. Если вы обнаружите, что раствор слишком водянистый, добавьте еще немного крахмала. Всегда начинайте с добавления крахмала в воду и начинайте перемешивать.
Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях
Все мы привыкли к тому, что любая жидкость растекается. Однако существуют вещества, которые могут стойко удерживаться в вертикальном положении и даже выдерживать вес человека. Эти жидкости имеют неоднородную структуру и называются неньютоновскими. Если вы хотите удивить ребенка или гостей, попробуйте сделать такую жидкость у себя дома.
Как самостоятельно создать неньютоновскую жидкость – первый способ
Приготовьте холодную воду, глубокую емкость и упаковку крахмала (можно использовать как картофельный, так и кукурузный). Способ приготовления:
- Высыпьте четверть пачки крахмала в емкость;
- Медленно добавьте полстакана воды, продолжая мешать. Если хотите, можете добавить краситель для окрашивания жидкой массы;
- Продолжайте добавлять крахмал и понемногу вливать воду, пока не получите желеобразную массу;
- Смешивайте массу до достижения однородной консистенции, лучше всего использовать руки для этого;
- Вылейте получившуюся жидкость в форму для запекания или другую емкость. При необходимости потрясите её указательным пальцем по кругу, увеличивая скорость движения. У вас получится уникальное вещество.
При перемешивании может потребоваться значительное время, пока жидкость не загустеет. Для достижения правильной консистенции лучше всего использовать равные объемы крахмала и воды, однако в процессе может потребоваться больше воды, так как жидкость становится более густой по мере добавления крахмала.
Как самостоятельно создать неньютоновскую жидкость – второй способ
В глубокую тарелку добавьте 3/4 стакана воды и вылейте туда клей ПВА. Хорошо перемешайте. В другой миске смешайте полстакана воды с двумя столовыми ложками буры. Перемешивайте, пока бура не растворится.
Затем соедините оба раствора в одной емкости и тщательно перемешайте, также можно добавить пищевой краситель в процессе приготовления. Налейте получившуюся неньютоновскую жидкость в пакет, завяжите его и начинайте замешивать тесто.
Храните вещество в холодильнике и демонстрируйте его свойства при необходимости.
Как сделать съедобную неньютоновскую жидкость в домашних условиях
Порадуйте детей неньютоновской съедобной жидкостью! В кастрюлю влейте банку сгущенного молока и поставьте на огонь небольшой мощности. Добавьте столовую ложку крахмала и тщательно перемешивайте, варите массу до достижения густоты.
Выключите плиту и добавьте к сгущенке пищевой краситель, перемешивая. Оставьте кастрюлю на подоконнике, чтобы она остыла, и дайте детям возможность поиграть с сладким тестом или скушать его.
Однако, предупреждайте детей о необходимости быть осторожными, так как эта жидкость может оставлять пятна на одежде.
Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях – интересные опыты
- Возьмите полную руку жидкости и попробуйте скатать из неё шарик. Если быстро сожмете его в руке, он затвердеет, но если будете крутить медленно, жидкость просто растечется по руке.
- Опустите руку в жидкость и попытаетесь резко вытащить её — ваши руки будут словно зацементированы в тесте!
- Медленно погрузите руку в жидкость и крепко сожмите пальцы — вы увидите, что между пальцами образуется твердая прослойка.
- Сильно ударьте ладонью по поверхности жидкости в тарелке. Ваши пальцы разлетятся в стороны, чтобы не забрызгаться, но жидкость останется в миске.
- Переливайте вещество из одной емкости в другую и наблюдайте, как оно течёт сверху, но затвердевает снизу.
Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях?
Здравствуйте, друзья! Добро пожаловать в нашу домашнюю лабораторию!
Юные экспериментаторы Артем и Александра уже успели многое сделать: они готовили цветное мороженое, меняли цвет йода, изобретали волшебные капли масла. Но это ещё не всё! Сегодня ребята решили разобраться, как же сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях. Возможно ли это?
Вы будете удивлены: это вполне выполнимая задача. Попробуйте следовать инструкциям из следующего видео.
Объяснение
Что же такое неньютоновская жидкость? Почему она так называется?
Немного истории. В конце 17 – начале 18 века в Англии жил знаменитый физик Исаак Ньютон, который открыл закон всемирного тяготения. Однако, это не единственное его открытие.
Однажды, находясь на своей лодке, Ньютон заметил, что весла, которые он использовал, ведут себя по-разному в зависимости от того, насколько быстро он ими гребёт. Он заметил, что при медленной, спокойной гребле весла легко разделяют воду, но при увеличении усилия и частоты движений, процесс становится значительно сложнее.
Этот феномен навел его на мысль, и после множества экспериментов и расчетов он выявил еще одно физическое явление, которое можно выразить так:
Вязкость жидкости увеличивается пропорционально приложенной к ней силе.
Вязкость — это, по сути, способность жидкости сопротивляться, что легко ощутить, например, в ванной. При медленном погружении руки в воду сопротивление совершенно незначительное. Однако, при резком ударе по поверхности воды, сопротивление увеличивается так сильно, что в некоторых случаях вы можете даже пораниться.
Возможно ли так воздействовать на воду, чтобы она стала практически твердой? Может, даже настолько жесткой, что человек мог бы на ней стоять? Как показано в некоторых видео.
Что мы видим на видео? Человек бежит по воде. Это кажется невозможным! Но, на самом деле, он бежит не по воде, а по платформам, которые были скрыты под водой.
Чтобы человек весом 74 кг и ростом 42 фута действительно мог бегать по воде, ему нужно развить скорость 150 км/ч!
Для вашей информации, самый быстрый человек на планете – ямайский спортсмен Усэйн Болт, чья максимальная скорость составляет 37,578 км/ч.
Таким образом, бег по воде — это не более чем фантастика, которая касается не только воды, но и других жидкостей, таких как молоко или масло, подчиняющиеся классическим законам физики.
Но не все жидкости следуют этому закону. Такие «упрямые» жидкости называются неньютоновскими. А ребята из нашего сюжета сделали такую жидкость, которая очень похожа на слизь.
Для того, чтобы полученная смесь стала очень плотной и твердой, большой силы не требуется. Достаточно просто действовать на неё, и она уже будет оказывать сопротивление. Именно поэтому с неньютоновской жидкостью очень интересно работать. Не находите? Даже в этом можно убедиться, посмотрев на видео!
Рецепт прост: вам понадобятся крахмал и холодная вода в соотношении 2:1. Как мы выяснили, когда попадается крахмала, следует использовать вдвое больше, чем воды. Можно также добавить краситель, чтобы жидкость приобрела яркий цвет.
А можно ли обойтись без крахмала? Удивительно, но можно! Однако рецепт будет немного другим:
Две смеси тщательно перемешиваются и объединяются в одной посуде. Храните эту субстанцию лучше в холодильнике, так как готовить её каждый раз совсем не удобно.
Как сделать неньютоновскую жидкость своими руками
Создать неньютоновскую жидкость в домашних условиях довольно просто, и вам не понадобится ничего сложного. Вам понадобятся следующие ингредиенты:
- Крахмал, обратите внимание – кукурузный будет предпочтительным, но подойдет и картофельный, всего 1 кг;
- Вода, количество 500 г;
- Глубокая миска или любая другая емкость, где вы будете смешивать;
- Дополнительный краситель для ваших предпочтений.
Если вы хотите получить больше неньютоновской жидкости, просто увеличьте количество крахмала, главное — соблюсти пропорцию воды 2:1. При игре с детьми лучше использовать пищевой краситель, так как многим из них интересно пробовать всё.
Для начала высыпьте крахмал в емкость, постепенно добавляя воду, при этом тщательно перемешивая до получения однородной массы, которая будет по консистенции похожа на кисель. Перемешивать можно как руками, так и ложкой. После этого добавьте краситель. Когда вы почувствуете, что смесь достаточно густая и вязкая, а при нажатии на её поверхность ложкой или пальцем она начинает затвердевать, это значит, что она готова!
Опыты и игры с неньютоновской жидкостью
- Учитывая необычные свойства полученной жидкости, даже простые действия дают интересные результаты. Например, вы можете создать комочки, которые после растекания снова станут жидкими. Или аккуратно опустите руки в жидкость и попытайтесь резко вытащить их — жидкость затвердеет, и это не получится сделать.
- Попробуйте вытолкнуть ее из контейнера тоже будет неубедительно, так как она просто останется на месте. С этим можно даже пошутить: сначала показать, какая она жидкая в миске, а потом, якобы, уронить её на пол и наблюдать за шокированными лицами зрителей.
- Также можно создать небольшой бассейн, где ребенок может шагать или топать игрушкой, как по столу, но когда он остановится и отпустит игрушку, она мгновенно утонет, как в движущейся воде.
- Если у вас дома есть хорошие динамики, оберните их резинкой и налейте сверху немного жидкости. Включите музыку, и вы увидите так называемый эффект «прыгающих червей».
- Вы можете попробовать вбить гвоздь или саморез в жидкость и посмотреть, получится ли это.
- Также под воздействием температуры можно наблюдать различные эффекты. Если вы подогреете неньютоновскую жидкость, она примет форму яйца с «желтком» внутри и «белком» по краям. А если она замораживается в холодильнике, на её поверхности образуются узоры, напоминающие зимний иней.
Важное преимущество игры с неньютоновской жидкостью из крахмала заключается в том, что она легко смывается с любых поверхностей и является абсолютно безопасной и безвредной для детей. Экспериментируйте, пробуйте и, уверены, вас восхитит это простое и в то же время необычное вещество.
