Неньютоновская жидкость

Выполнил:

ученик 3 «А» класса

МБОУ СОШ №5

Андреев Павел

Руководитель:

учитель начальных классов

Томаева Ирина Юрьевна

Г-к Геленджик

Введение

Тысячи лет люди наблюдают вечно изменчивое течение воды и пытаются разгадать ее тайну. Жидкость окружает нас везде и всегда. Сами люди состоят из жидкости, вода дает нам жизнь, из воды мы вышли и к воде всегда возвращаемся. Но что же такое жидкость?

Цель работы:

исследовать свойства жидкости и ответить на вопрос: «Можно ли ходить по воде?».

Задачи:

• Изучить научную литературу по

этому вопросу.

• Выяснить, какие существуют виды жидкостей.
• Узнать, что может влиять на изменение свойств жидкости.
• Провести наблюдение за изменением состояния жидкости.
• Выполнить экспериментальные работы и сделать профессиональные выводы.

С научной точки зрения жидкость – это одно из агрегатных состояний вещества.

Еще в конце XVII века И.Ньютон обратил внимание, что грести веслами на лодке быстро гораздо труднее, чем делать это медленно, и тогда он сформулировал закон, который гласит о том, что вязкость жидкости увеличивается пропорционально силе воздействия на нее.

Реограмма - кривая течения жидкостей

Реограмма ньютоновской жидкости – это график зависимости касательного напряжения τ от градиента скорости, и представляет собой прямую линию, выходящую из начала координат. Наклон этой прямой пропорционален вязкости ньютоновской жидкости.

Это реограмма неньютоновских жидкостей. На графике мы видим, что ее вязкость растет значительно быстрее, чем увеличивается сила воздействия.

1 - ньютоновская жидкость; cо 2-4 - неньютоновские жидкости ( 2 - псевдопластичная, 3 - бингамовская, 4 - дилатантная)

Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры.

Ярким примером неньютоновской жидкости является хэндгам или умный пластилин: при грубом воздействии он превращается в твердое тело, в покое же растекается как жидкость.

Свойства неньютоновской жидкости:

Опыт 1: Скатывание жидкости.

Я налил неньютоновскую жидкость на ладонь и быстрыми движениями скатал шарик. При воздействии на жидкость, пока я катал шарик, в руках был твердый шар из жидкости, причем, чем быстрее и сильнее я на него воздействовал, тем плотнее и тверже становился шарик.

Как только я разжал руки, твердый до этого времени шар тут же растекся по руке.

Опыт 2: сжимание жидкости

Я медленно опустил руку в неньютоновскую жидкость, и рука погрузилась в нее, затем резко сжал пальцы – и она загустела. Это не крахмал застыл, это неньютоновская жидкость проявляет свои свойства.

Вывод: если на неньютоновскую жидкость воздействовать резко, сильно, быстро - она проявляет свойства, близкие к свойствам твердых тел, а при медленном воздействии становится жидкостью.

. Опыт 3: Передавание жидкости колебаний

Я налил раствор крахмала в динамик, подключив к динамику звуковой генератор, пустил звуковую частоту - 30 Гц и увидел, как неньютоновская жидкость меняет свои свойства, частично то превращаясь в более твердое вещество, то снова в жидкое. Во время опыта я выяснил, что чем больше добавляешь низких частот – тем лучше результат. Это красивое выглядит, как жидкость «пляшет»!

Вывод: Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость не только под механическим воздействием, но даже и под воздействием звуковых волн.

Опыт 4: «Эффект Кайе»

В 1963 году ученый химик и физик Артур Кайе проводил опыты на основе неньютоновских жидкостей и наблюдал интересные изменения. Ученый заметил, что если жидкость вливать с небольшой высоты в такую же жидкость или в жидкость с одинаковой плотностью и вязкостью, то струйка не растворяется в жидкости, а как бы отскакивает от самой себя.

Переливая раствор крахмала из одной чашки в другую с таким же раствором, я увидел, как струя жидкости отскакивает от раствора с крахмалом в другой чашке в сторону.

Вывод: струя жидкости, падающая вниз не может пробить поверхностное натяжение верхнего слоя и отскакивает в сторону. Это явление назвали "Эффект Кайе".

Частицы крахмала набухают в воде, и между ними формируются физические контакты в виде хаотически сплетенных групп молекул. Эти прочные связи называют зацеплениями.

При резком воздействии зацепления не дают молекулам сдвинуться с места, и система реагирует на внешние воздействия, как упругая пружина.

При медленном воздействии зацепления успевают растянуться и распутаться, как следствие, сетка рвется и молекулы равномерно расходятся.