Получите свидетельство
Вход
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение города Набережные Челны
«Средняя общеобразовательная школа №50 с углубленным изучением отдельных предметов»
Школьная конференция
научно-исследовательских работ
«ЭВРИКА»
Предмет: физика
Исследовательская работа на тему:
Исследование неньютоновской жидкости
Сабирзянова Инзиля Шамилевна,
Майер Егор Алексеевич
МАОУ «СОШ №50», 8БА класс
Руководитель: Камалутдинова Р. А.
учитель физики
г. Набережные Челны, 2018 год
Введение…………………………………………………………………….3
Неньютоновские жидкости
Историческая справка………………………………………………………4
Где встречаются эти жидкости?...................................................................4
Приготовление раствора…………………………………………………....5
Исследование "Неньютоновской жидкости"……………………………...5
Изменение скорости течения жидкости………………………….....5
Определение плотности несколькими способами………………….6
Применение неньютоновских жидкостей…………………………..6
Заключение………………………………………………………………… 8
Список используемой литературы………………………………………9
Введение.
Тема нашей исследовательской работы "Неньютоновские жидкости". Актуальность исследования заключается в том, что эти жидкости находятся вокруг нас, но мы о них ничего не знаем. Примером являются: глинистые растворы, нефтепродукты, растворы полимеров, краски. Нас заинтересовала эта жидкость. Мы на уроках изучаем состояния тел, но то, что представляет из себя неньютоновская жидкость, мы не знали из курса физики.
Целью нашей работы является изучение, что представляет неньютоновская жидкость и какими необычными свойствами обладает.
Гипотеза: мы предполагаем, что неньютоновская жидкость, это смесь, которая обладает свойствами жидкостей, а также некоторыми «особыми» свойствами.
Задачи:
Собрать и проанализировать информацию о данном виде жидкостей.
Навести раствор, и провести расчетные задачи.
Провести эксперименты.
Проанализировать результат.
Сравнить результат с теоретическими знаниями.
Неньютоновские жидкости.
Как вы себе представляете жидкость? Какими свойствами она должна обладать? В первую очередь, наверное, она должна литься, растекаться и так далее, а уж никак не выдерживать вес человека или занимать вертикальное положение, но не все в нашем мире так просто, есть особые жидкости, которые ведут себя немного странно - неньютоновские жидкости.
Нью́тоновская жидкость (названная так в честь Исаака Ньютона) — вязкая жидкость, подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона, то есть касательное напряжение и градиент скорости в такой жидкости линейно зависимы. Коэффициент пропорциональности между этими величинами известен как вязкость.
Звучит довольно сложно, но будет более понятно, если сказать, что 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.
Неньютоновскими называют жидкости, течение которых не подчиняется закону Ньютона.
Неньюто́новской жи́дкостью называют жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры.
Простейшим наглядным бытовым примером может являться смесь крахмала с небольшим количеством воды. Чем быстрее происходит внешнее воздействие на взвешенные в жидкости макромолекулы связующего вещества, тем выше её вязкость.
Таких, аномальных с точки зрения гидравлики, жидкостей немало. Они широко распространены в нефтяной, химической, перерабатывающей, военной и других отраслях промышленности. К неньютоновским жидкостям можно отнести буровые растворы, сточные грязи, масляные краски, зубную пасту, кровь, жидкое мыло и др.
Приготовление раствора.
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 результате смешивания мы получаем нечто типа киселя, обладающего интересными свойствами. (Приложение 1)
Исследование неньютоновской жидкости.
Изменение скорости течения жидкости. (Приложение 2)
Опыт №1. 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.
Опыт №2. 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.
Опыт №3. Кроме того, можно засунуть руку в жидкость и резко сжать пальцы. Можно почувствовать, как между пальцами образовалась твёрдая прослойка.
Опыт №4. Когда быстро воздействовать на жидкость, катать как бы шарик из воды, то он получится на самом деле, благодаря неньютоновской жидкости.
По результатам этих опытов можно сделать следующий вывод, если на них воздействовать резко, сильно, быстро - они проявляют свойства, близкие к свойствам твердых тел, а при медленном воздействии становится жидкостью.
Опыт №5. Также я попробовала заморозить неньютоновскую жидкость и воду. Предполагаю, что время заморозки может быть одинаково, так как в состав неньютоновской жидкости входит вода.
Налила в один стакан смесь, в другой воду. Поставила в морозильную камеру и засекла время. Через 20 мин вода замёрзла, а в смеси изменений не наблюдалось. Еще через 10 мин на поверхности стакана с неньютоновской жидкостью я наблюдала появление кристалликов, а достав смесь ещё через 10 минут я увидела, что она замёрзла.
По результату опыта можно сделать вывод, что плотность неньютоновской жидкости больше, чем плотность воды. Чтобы определить плотность неньютоновской жидкости я воспользовалась двумя способами.
Определение плотности.
Опыт №6. Расчет по формуле, которую знаю из курса физики.
V измерила мерным стаканчиком =250мл (0,000250м3)
m измерила при помощи весов. Масса смеси, без учёта массы стакана = 288 грамм (0,288 кг)
Подставила значение и получила, что р= 1152 кг/м³
2. Опыт №7. С помощью ареометра.
Ареометром называется физический прибор, с помощью которого можно определить плотности жидкостей.
Он представляет собой стеклянный поплавок, в верхней части которого закреплена школа с делениями. Опустив ареометр в жидкость можно заметить поднятие уровня жидкости. По линии соприкосновения жидкости определяем её плотность.
Показания ареометра 1150 кг/м³
Применение неньютоновских жидкостей
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.
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.
В медицине.
Медицине необходимо уметь определять и контролировать вязкость крови, так как высокая вязкость способствует ряду проблем со здоровьем.
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.
При выполнении своей исследовательской работы, цели и задачи, поставленные мною в начале, были достигнуты. Я узнала, что представляет собой неньютоновская жидкость, какими свойствами она обладает. Смогла рассчитать свойства жидкости: скорость течения жидкости и плотность. Первичная гипотеза подтвердилась.
Более подробно с неньютоновскими жидкостями при изучении физики можно познакомиться на факультативах и кружках по физике. Это позволит развить: интерес к предмету, кругозор учащихся, умение применить полученные знания на уроках физики, развить творческие способности детей.
Список используемой литературы.
1. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. М.: Мир, 1964.
2. https://ru.wikipedia.org/wiki....2%D1%8C
3. http://howmake.ru/search....2%D1%8C
4. http://naukaveselo.ru/svoystva-nenyutonovskih-zhidkostey.html
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
14
Исследование неньютоновской жидкости (4.41 MB)
0
2450
56
Нравится
0
