Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях. Где применяют неньютоновские жидкости

Неньютоновская жидкость представляет собой субстанцию, плотность которой напрямую зависит от градиента скорости. Такое явление связано с тем, что жидкость состоит из крупных молекул, которые при отсутствии внешнего воздействия свободно плавают в воде (смесь остается жидкой). При появлении механического раздражителя расстояние между ними сокращается, и субстанция приобретает свойства твердых тел. Подобное поведение некоторых веществ также тесно связано со сложной пространственной структурой молекул.

Сделать неньютоновскую жидкость можно дома, не прилагая к этому особых усилий. Она отлично подойдет для игры с детьми или даже показа фокусов.

Что такое неньютоновская жидкость

Прежде чем приступить к непосредственным экспериментам, хочу буквально в двух словах сказать, что же такое неньютоновская жидкость.

Итак, Неньютоновская жидкость – это жидкость, при течении которой ее собственная вязкость зависит от градиента скорости. В большинстве случаев подобные жидкости имеют сильно неоднородную структуру молекул.

Мы с вами рассмотрим самый простой и потому самый наглядный опыт, и создадим неньютоновскую жидкость из обычного крахмала и воды.

Крахмал — главный ингредиент для приготовления неньютоновской жидкостиКрахмал — главный ингредиент для приготовления неньютоновской жидкости

И проверим постулат, который гласит: чем быстротечнее внешнее воздействие на взвешенные в жидкости макромолекулы связующего вещества, тем больше вязкость жидкости.

Ну а теперь от необходимого отступления перейдем к опытам.

Классификация и свойства

Дилатантная – при увеличении скорости деформации сдвига увеличивается вязкость.
Пластичная – в статических условиях показывает свойства твердых предметов. Но когда вы воздействуете на нее – проявляет текучесть.
Псевдопластичная – когда увеличивается напряжение сдвига, вязкость наоборот становится меньше. Хороший пример — вулканическая лава.

Основные свойства неньютоновскй жидкости:

Вязкость и плотность зависит от воздействия на нее.
При воздействии показывает свойства твердых тел.
Чем меньше скорость тока жидкости, тем выше вязкость.
Имеют хорошую текучесть и испарение.
Неоднородна по составу и плохо смешивается.
У некоторых видов наблюдался магнетизм.

Как появилось данное понятие?

Впервые на особенности вязкости жидкостей обратил внимание Исаак Ньютон. Он отметил, что при уменьшении скорости тока жидкости ее сопротивление снижается. Эти данные легко проверить, если попытаться грести веслами быстро и медленно – последнее определенно проще. Работа Ньютона послужила началом изучению реологических свойств жидкостей, и тогда же были открыты специфические смеси из крупных молекул, которые не совсем подчиняются общепринятым законам. Их назвали неньютоновскими и стали активно изучать, в прочем, без особого толка.

Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях?

Чтобы сделать неньютоновскую жидкость, нужно 200 гр кукурузного крахмала и 400 мл воды. В глубокую миску высыпаем крахмал и медленно вливаем воду, перемешиваем. Получается неньютоновская жидкость. Экспериментировать можно бесконечно. Вот в этом видео целый бассейн с этой жидкостью.

Что нужно для эксперимента

Итак, для того, чтобы создать неньютоновскую жидкость понадобится:

1. Крахмал. Подойдет абсолютно любой, что найдется в вашей кухне или на полках ближайшего магазина.

2. Любая свободная тара. Лично я использовал большой пластмассовый контейнер.

3. Различные приспособления для эксперимента. Я подготовил молоток и советскую мясорубку (для чего она нужна, узнаете из видео). Лично вы можете подобрать все, что вашей душе будет угодно.

После того, как все подготовлено, можно приступать к приготовлению жидкости.

Проводим эксперимент и готовим неньютоновскую жидкость

Для приготовления жидкости насыпаем в приготовленную емкость крахмал и начинаем постепенно добавлять воду, при этом не забывая все это перемешивать.

Таким образом, вы должны получить смесь по консистенции похожую на жидковатую сметану.

Весь процесс приготовления и очень увлекательные опыты вы сможете увидеть в ниже представленном видео:

Как видите, неньютоновская жидкость — это увлекательный и очень простой эксперимент.

Реологические модели жидкостей

Классификация производится по зависимости вязких напряжений от скорости сдвига (градиента скорости) γ˙=|∂v→∂z|{\displaystyle {\dot {\gamma }}=\left|{\frac {\partial {\vec {v}}}{\partial z}}\right|}, где v→{\displaystyle {\vec {v}}} — скорость течения.

Ньютоновская жидкость — линейный закон: σ=αγ˙{\displaystyle \sigma =\alpha {\dot {\gamma }}}
Степенная жидкость — нелинейная, закон степенной: σ=αγ˙n{\displaystyle \sigma =\alpha {\dot {\gamma }}^{n}} Псевдопластик — n<1{\displaystyle n<1}, при медленных движениях вязкость велика, затем убывает.
Дилатантная жидкость — n>1{\displaystyle n>1}, вязкость растёт с увеличением скорости.

Бингамовский пластик (бингамовская жидкость, модель Бингама) подобна модели сухого трения:

σ={σ+αγ˙,γ˙>−σ+αγ˙,γ˙<{\displaystyle \sigma ={\begin{cases}\sigma _{0}+\alpha {\dot {\gamma }},{\dot {\gamma }}>0\\-\sigma _{0}+\alpha {\dot {\gamma }},{\dot {\gamma }}<0\end{cases}}}

Наглядным примером бингамовской жидкости является краска — за счёт действия связующих веществ возникает порог для напряжения сдвига, и она способна образовывать неподвижные слои на вертикальных поверхностях. Любые другие жидкости будут стекать вниз. Для неньютоновских жидкостей возможно наблюдение и других эффектов, связанных с нелинейностью либо существованием порога. Стоит отметить, что усложнение зависимости вязких напряжений заставляет отказаться от «традиционного» уравнения Навье — Стокса для ньютоновской жидкости путём усложнения модели вязкого тензора.

Отдельным случаем неньютоновских жидкостей являются тиксотропные и реопексные жидкости, вязкость которых изменяется с течением времени.

Другая классификация — по зависимости вязкости η{\displaystyle \eta } от величины скорости сдвига γ˙{\displaystyle {\dot {\gamma }}}:

dηdγ˙>{\displaystyle {\frac {d\eta }{d{\dot {\gamma }}}}>0} соответствует случаю дилатантной
жидкости;
dηdγ˙<{\displaystyle {\frac {d\eta }{d{\dot {\gamma }}}}<0} соответствует случаю псевдопластической
жидкости.

Типичными примерами дилатантных жидкостей являются концентрированные суспензии твёрдых частиц (например, зыбучий песок); псевдопластических — полимерные расплавы и растворы.

Где применяют неньютоновские жидкости

Аномальные субстанции используют в таких отраслях:

В военном деле — производство бронежилетов с технологией «жидкой брони». В месте удара наполнитель мгновенно затвердевает. В обычном состоянии жилет мягкий и эластичный.
В производстве автомобилей. Специальные суспензии добавляют в масла для снижения трения при высоких оборотах мотора.
В нефтяной промышленности. Полимерные добавки применяют для уменьшения коэффициента сопротивления в трубопроводах.
В тушении пожаров. Чтобы увеличить длину струи из брандспойта, в раствор для тушения огня примешивают полимеры.
В косметической промышленности. Синтетические ингредиенты, масла, воски добавляют в состав косметики, чтобы придать вязкость.

Рецепт неньютоновской жидкости используется в домашней кулинарии. Например, при приготовлении соусов на основе муки, карамели, мармелада.

Классификация

Существует 3 основных группы аномальных субстанций.

Вязкие

Не зависят от времени. Среди них выделяют вязкопластичные — масляные краски, разновидности пасты. К псевдопластичным веществам относят суспензии полимеров, целлюлозы. При небольшом напряжении они текут. Дилатантные (раствор крахмала, различные типы клея) при интенсивном воздействии густеют.

Нереостабильные

Подвержены временному фактору. Простокваша, кефир, майонез, кетчуп теряют вязкость при взбалтывании. Их называют тиксотропными. Реопектические субстанции со временем уплотняются. Это коллоидные растворы, бентонитовые глины.

Вязкоупругие

Под воздействием силы текут, затем восстанавливают прежнюю структуру. К ним относят некоторые виды смол и тестообразные пасты.

Примеры природных неньютоновских жидкостей — это зыбучие пески, трясина на болоте, грунтовые плывуны.

Особенности приготовления

Для создания неньютоновской жидкости в домашних условиях следует взять холодную воду, крахмал (кукурузный или картофельный – не важно), глубокую посудину. Алгоритм приготовления:

Высыпайте крахмал в посудину (не бойтесь сыпать больше, чтобы получить достаточное количество субстанции);
Добавляйте туда воду и медленно помешивайте смесь;
Вода добавляется до тех пор, пока не получится масса, схожая с киселем;
Мешать лучше руками, а также можно добавить краситель для получения цветной субстанции;
Перемешивание нужно продолжать до образования однородной смеси.

Чтобы убедиться, что вы правильно смешали воду с крахмалом, рукой помешайте субстанцию, постепенно ускоряясь. Жидкость начнет затвердевать, а вы почувствуете, как сопротивление будет усиливаться с увеличением силы перемешивания. Как только рука остановится – смесь снова станет обычной жидкостью. После этого можно показывать фокус ребенку и играть с ним.

Неньютоновскую жидкость можно сделать с клеем ПВА и бурой, но тогда нужно пристально следить, чтобы дети не потянули интересную штуку в рот.

Для этого понадобится два стакана с водой (один заполнен наполовину, другой на три четверти), стакан клея и столовая ложка буры.

Клей добавляют в более полный стакан, а буру в заполненный до половины. Обе смеси тщательно размешивают и соединяют в одной посудине. Держать такую субстанцию лучше в холодильнике, ведь каждый раз готовить заново не очень удобно.

Можно ли где-то использовать?

Несмотря на столь интересные свойства, неньютоновская жидкость не нашла своего практического применения. Ее характеристики настолько неустойчивы и трудно прогнозируемы, что даже в век развития технологий она годится только для игр с детьми.

Огромным достоинством жидкости является ее полная безопасность, поэтому родители могут играть даже с грудными детьми. Если малышу придет в голову попробовать необычную субстанцию, то вреда от этого не будет. Исключение составляют окрашенные жидкости, но если применять пищевые красители, то можно без опасений оставить ребенка одного с такой интересной игрой. Единственное: не удивляйтесь, если по возвращении застанете грязных ребенка, кухню и даже проходящего мимо кота.

Опыты

Как в целях научного познания, так и просто ради развлечения, можно попробовать провести следующие опыты:

Проведите пальцем по поверхности получившегося сгустка. Заметили ли вы что-нибудь?
Погрузите всю кисть руки в загадочное вещество и попытайтесь сжать его пальцами и вытащить наружу из контейнера.
Попробуйте покатать субстанцию в ладонях, чтобы слепить шарик.
Можно даже со всей силы хлопнуть по сгустку ладонью. Присутствующие зрители наверняка разбегутся в стороны, ожидая, что их сейчас обрызгает крахмальным раствором, однако необычное вещество останется в контейнере. (Если, разумеется, вы не пожалели крахмала.)
Зрелищный эксперимент предлагают видеоблогеры. Для него вам понадобится музыкальная колонка, которую следует аккуратно обтянуть плотной пищевой пленкой в несколько слоев. Вылейте раствор на пленку и включите музыку на большой громкости. Вы сможете наблюдать потрясающие визуальные эффекты, возможные только при применении этого уникального состава.

Если вы проводите эксперимент в лаборатории перед школьниками или студентами, спросите их, почему неньютоновская жидкость ведет себя именно таким образом.

По какой причине она кажется твердым телом, если сжать ее в руке, но при этом течет, как сироп, если разжать пальцы? По окончании дискуссии можно упаковать сгусток в большой пластиковый пакет с застежкой-молнией, чтобы сохранить его до следующего раза. Он пригодится вам для демонстрации свойств суспензии.

Любопытные опыты

Можно скатать шарик, а затем расслабить пальцы и наблюдать как шарик начинает течь сквозь них.
Поместите любой предмет в жидкость можно руки, а можно к примеру чашку, а затем резко выдерните его и предмет поднимет емкость в воздух вместе с содержимым. Руки там окажутся просто зацементированными.
Очень интересно наблюдать, как жидкость перетекает из одного блюдца в другое и твердеет.
По жидкости можно постучать и наблюдать, что жидкость ведет себя как твердый предмет.

Ньютоновская жидкость в качестве игрушки примечательна ещё тем, что она полностью безопасна (в отличии от китайских лизунов). Если ребенок её даже и попробует, (хотя я не думаю, что она ему придется по вкусу), вреда она ему точно не принесет. Зато после игры комната, стол, стул и ванна буквально измазаны белыми пятнами которые к слову, очень легко смываются, как в прочем и руки ребенка!

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.

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.

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.

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.

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.

Типы неньютоновского поведения

Резюме

Классификация жидкостей с напряжением сдвига как функцией скорости сдвига.
Сравнение неньютоновских, ньютоновских и вязкоупругих свойств

Вязкоупругий	Кельвина материал , материал Максвелла	«Параллельная» линейная комбинация упругих и вязких воздействий.	Некоторые смазки , взбитые сливки , Silly Putty
Вязкость, зависящая от времени	Реопекции	Кажущаяся вязкость увеличивается с увеличением продолжительности нагрузки	Синовиальная жидкость , чернила для принтера , гипсовая паста
Тиксотропный	Кажущаяся вязкость уменьшается с увеличением продолжительности нагрузки.	Йогурт , арахисовое масло , растворы ксантановой камеди , водные гели оксида железа , желатиновые гели, пектиновые гели, гидрогенизированное касторовое масло , некоторые глины (включая бентонит и монтмориллонит ), суспензия сажи в расплавленной резине шин, некоторые буровые растворы , многие краски , многие суспензии хлопьев , многие коллоидные суспензии
Неньютоновская вязкость	Утолщение при сдвиге (дилатант)	Кажущаяся вязкость увеличивается с увеличением нагрузки	Суспензии кукурузного крахмала в воде (ооблек)
Истончение сдвига (псевдопластическое)	Кажущаяся вязкость уменьшается с увеличением нагрузки	Лак для ногтей , взбитые сливки , кетчуп , патока , сиропы, бумажная масса в воде, латексная краска , лед , кровь , некоторые силиконовые масла , некоторые силиконовые покрытия , песок в воде
Обобщенные ньютоновские жидкости	Вязкость постоянная. Напряжение зависит от нормальной скорости деформации и деформации сдвига, а также от приложенного к ней давления.	Плазма крови , заварной крем , вода

Популярные статьи Женские варежки с норвежской звездой

Загуститель сдвига

Вязкость загущающей жидкости при сдвиге или дилатантной жидкости, по-видимому, увеличивается при увеличении скорости сдвига. Кукурузный крахмал, суспендированный в воде («oobleck», см. ), является типичным примером: при медленном перемешивании он выглядит молочно-белым, при интенсивном — кажется очень вязкой жидкостью.

Разжижающая жидкость для сдвига

Краска — это неньютоновская жидкость. Плоская поверхность, покрытая белой краской, ориентируется вертикально (перед съемкой плоская поверхность была горизонтальной, помещена на стол). Жидкость начинает стекать по поверхности, но из-за своей неньютоновской природы подвергается напряжению из-за гравитационного ускорения . Поэтому вместо того, чтобы скользить по поверхности, он образует очень большую и очень плотную каплю с ограниченным стеканием.

Знакомый пример противоположности — жидкость для разжижения сдвига или псевдопластическая жидкость — это краска для стен : краска должна легко стекать с кисти при нанесении на поверхность, но не капать чрезмерно

Обратите внимание, что все тиксотропные жидкости сильно разжижаются при сдвиге, но они в значительной степени зависят от времени, тогда как коллоидные жидкости, «разжижающие при сдвиге», мгновенно реагируют на изменения скорости сдвига. Таким образом, чтобы избежать путаницы, последнюю классификацию более четко называют псевдопластической.

Другой пример жидкости, разжижающей сдвиг, — кровь. Это применение очень популярно в организме, поскольку оно позволяет снизить вязкость крови с увеличением скорости сдвига.

Бингем пластик

Жидкости, которые имеют линейную зависимость напряжения сдвига / деформации сдвига, требуют конечного напряжения текучести, прежде чем они начнут течь (график зависимости напряжения сдвига от деформации сдвига не проходит через начало координат). Эти жидкости называются пластиками Бингема . Несколько примеров — глиняные суспензии, буровой раствор, зубная паста, майонез, шоколад и горчица. На поверхности пластика Bingham могут оставаться выступы, когда он неподвижен. Напротив, ньютоновские жидкости в неподвижном состоянии имеют плоские безликие поверхности.

Реопектическое или антитиксотропное

Есть также жидкости, скорость деформации которых зависит от времени. Жидкости, которые требуют постепенного увеличения напряжения сдвига для поддержания постоянной скорости деформации, называются реопектичными . Противоположным случаем является жидкость, которая со временем разжижается и требует уменьшения напряжения для поддержания постоянной скорости деформации ( тиксотропная ).

Как играть с неньютоновской жидкостью?

Можно сминать ее в руках, отмечая, как она внезапно становится твердой, но пластичной; лепить фигурки, которые тут же растекаются лужицей. Интересный эффект получается, если попытаться переливать неньютоновскую жидкость из чашки в чашку: она течет ровной струей, но стоит встряхнуть посуду, и жидкость затвердевает, словно по команде «замри!»

Неньютоновская жидкость реагирует не только на механическое воздействие, но и, к примеру, на звуковые волны; если у вас есть достаточно мощный динамик, она будет «танцевать» под музыку. если потихоньку подсыпать в нее при этом пищевые красители, эффект будет незабываемым!

Наконец, если не жалко крахмала, можно наполнить неньютоновской жидкостью ванну – не до верха, разумеется, только сантиметров 10. Детям нравится прыгать на твердой поверхности, и, остановившись, «тонуть» в ней!

Источники

https://zen.yandex.ru/media/energofiksik/neniutonovskaia-jidkost-i-interesnye-opyty-s-nei-5e6e1e865f50cb6af854d1b8
https://dishlab.ru/blog/kak-sdelat-nenyutonovskuyu-zhidkost-i-idei-dlya-igr-s-ney/
https://zen.yandex.ru/media/sntch/neniutonovskaia-jidkost-chto-eto-i-kak-sdelat-svoimi-rukami-5b6ab6d8505f6500a95d7f19
https://ideikin.ru/nyutonovskaya-zhidkost-kak-sdelat/
https://OkLenta.ru/podelki/nenyutonovskaya-zhidkost-svoimi-rukami-2.html
https://sibmama.ru/opit_exeriment_5.htm

[свернуть]

Опыты и эксперименты для детей младшего возраста

Пожалуй, ни одно научное шоу для детей сегодня не обходится без неньютоновской жидкости: простые и эффектные опыты не требуют больших затрат, а реализовать их под силу любой маме. Нужны всего-то вода и крахмал!

Однажды на таком научном шоу на свежем воздухе довелось наблюдать даже неглубокую длинную яму, наполненную «волшебной» крахмальной смесью: когда ребенок стоял в ней, то погружался в жидкость, а когда бежал, то она чудесным образом превращалась под его ногами в твердую поверхность. Ну, если разогнаться как следует!

”Приготовить дома неньютоновскую жидкость очень просто: для этого нужно смешать крахмал с теплой водой, причем точные пропорции соблюдать необязательно. Одинаково хорошо «работают» и суспензии 1:1, и 2 части крахмала на одну часть воды, так что разбавляйте крахмал не нервничая и не беспокоясь о том, что перельете или недольете воду.

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:

Взяли чашу с водой и крахмал. Смешали в равных долях вещества.
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:

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.
Вода – самая обычная вода из-под крана. При желании можно взять кипяченую, комнатной температуры. Понадобится немного больше стакана.
Тетраборат натрия, боракс или бура. Может быть приобретен в аптеке, в форме 4%-ного раствора.
Пищевой краситель или несколько капель зеленки. Оригинальный лизун – зеленый, и зеленка отлично подходит на роль подкрашивающего вещества.
Мерный стакан, посуда и палочка для смешивания. В качестве палочки можно взять карандаш, ложку или любой другой подходящий предмет.

Применение ньютоновских 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.