XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Неньютоновская жидкость- что это?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Меня всегда интересовали различные явления, которые происходят вокруг нас и с нами каждый день. Мы все состоим из жидкости, жидкость буквально окружает нас. А задумывались ли вы о свойствах жидкости? Например, всегда ли жидкость жидкая? А какие еще бывают жидкости?
И можно ли ходить по жидкости, как это делают супер герои в фильмах и мультфильмах?
Однажды я увидел передачу, в которой рассказывалось про неньютоновскую жидкость и мне стало интересно можно ли сделать ее дома и как она будет вести себя в домашних условиях.
Цель работы:
1. Выяснить какие бывают жидкости.
2. Выяснить можно ли в домашних условиях сделать неньютоновскую жидкость.
Объект исследования:
вода с крахмалом
Задачи исследования:
- узнать, что такое неньютоновская жидкость и как ее получить;
- путем опыта получить неньютоновскую жидкость в домашних условиях;
- провести опыты с неньютоновской жидкостью, сравнить ее свойство с водой;
- проанализировать результаты наблюдений и сделать выводы.
Методы исследования:
- изучение литературы (теоретический материал);
- наблюдение (проведение опытов);
- анализ полученных данных;
- обобщение.
Гипотеза исследования:
Существуют ли жидкости, которые могут быть жидкими и тягучими одновременно.
Что такое жидкость?
Нас окружает огромное количество жидкостей. Поэтому изучение свойств жидкости всегда будет актуально. Основным свойством жидкости является, то, что она способна менять свою форму в зависимости от сосуда, в который ее наливают. Жидкость может быть в трёх состояниях: газообразная - в виде пара, может быть жидкой, может быть твердой в виде льда.
Из словаря Ожегова я узнал, что жидкость - это вещество, обладающее свойством течь и принимать форму сосуда, в который оно выливается.
Жидкость – это вода, масло и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ, то есть таких, которые сохраняют свое состояние, что бы вы с ними не делали. Мы знаем, что жидкость будет продолжать обладать текучими свойствами в независимости от того, какие силы действуют на нее. Чем сильнее воздействовать на жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму. Например, если ударить по воде, то она расплещется.
Основным свойством жидкости является то, что она способна изменять свою форму под действием механического воздействия. Жидкости бывают идеальные и реальные. Реальной жидкостью называется жидкость, характеризующаяся вязкостью. В ней присутствуют силы трения и напряжения. Поэтому она сжимается, сопротивляется, обладает подвижностью. Идеальная – невязкая жидкость. В ней нет сил трения, касательных напряжений, поэтому под воздействием внешних сил такая жидкость не изменяется в объеме. В реальной жизни такой жидкости не существует.
Что такое неньютоновская жидкость?
Но оказалось, что не все жидкости ведут себя привычным образом. Существуют так называемые неньютоновские жидкости – они могут быть одновременно и жидкими, и вязкими, и даже твердыми. Если такая жидкость находится в покое, она сохраняет все свойства жидкости, но стоит ее сильно сжать или ударить по ней, или перемешивать ее быстро с усилием, то такая жидкость становится вязкой и даже твердой, как камень.
В фантастических рассказах, мы встречаем описание того, как герои могут ходить по воде, то есть по жидкости. Но не все задумывались, что такие жидкости встречаются на самом деле в природе.
Как ни странно, но неньютоновскую жидкость можно встретить в природе.
Самыми известными такими жидкостями являются зыбучие пески. Они опасны тем, что могут засасывать в себя все, что в них попадет. Если встать на такой песок, то сразу же начнешь тонуть в нем, но если резко ударить по нему, то он станет твердым.
Плывун – это насыщенный водой грунт, который нередко встречается в низменных и заболоченных местах. Плывуны уже в девятнадцатом веке обратили на себя внимание рабочих, когда началось бурное строительство крупных объектов. Они затрудняли возведение домов и опор мостов.
Много неприятностей они продолжают доставлять по сегодняшний день метростроителям, строителям (при закладке фундаментов) и даже при копании колодца в сельской местности.
К неньютоновским жидкостям можно отнести зубную пасту, мед, сгущенку, масляные краски, жидкое мыло, а также кровь, текущую по нашим венам. Кисель – также одна из форм неньютоновской жидкости, ведь это и есть смесь крахмала с водой, просто немного в других пропорциях. При загущении киселя крахмал смешивается с небольшим количеством жидкости и начинает плохо размешиваться, ощущение, что остаются комочки и крахмал все время оседает. Это особенно заметно, если мешать быстро, чувствуется сопротивление. А если мешать медленно, то жидкость однородная.
Для того, чтобы изучить свойства неньютоновской жидкости её нужно приготовить:
Опыт №1 «Приготовление неньютоновской жидкости» (Приложение №1)
Цель опыта: выяснить можно ли получить неньютоновскую жидкость в домашних условиях.
Нам понадобиться:
- крахмал картофельный,
- вода,
- глубокая чашка,
- палочка.
Ход опыта:
Я смешал 3 стакана крахмала и 1 стакана воды.
Мешал, пока не получилась однородная масса.
В итоге у меня получилась белая вязкая жидкость.
Делая жидкость, я заметил, если мешать быстро, то чувствуется сопротивление, а если медленнее, то нет.
Опыт №2 «Твердый шарик из жидкости. Возможно ли это?» (Приложение №2)
Получившуюся жидкость я взял в руку и попробовала скатать шарик. Пока я катал шарик, он был твердый. Как только я разжал руки, шарик растекся по руке.
Я снова скатал шарик и резко, с усилием, бросил его на стол и он подпрыгнул, но как только вернулся на стол, но он вновь мягко растекся.
Опыт №3 «Падение тяжелого предмета на жидкость» (Приложение №3)
Для проведения опыта я взял две ёмкости – в одну налил воду, а другую наполнил неньютоновской жидкостью и взял шарик. Сначала я кинул тяжёлый предмет в ёмкость с водой - вода расплескалась и шарик утонул. Затем я кинул шарик в чашу с неньютоновской жидкостью – он не утонул, а упал как на твердую поверхность. Но полежав немного в покое он стал тонуть.
Так же, если резко ударить по жидкости ладонью, кулаком или пальцем, то чувствуется сопротивление - бьешь как по твёрдой поверхности, но если движение будет плавным, то кулак погрузится в жидкость полностью.
Эксперименты с неньютоновской жидкостью из сети Интернет (Приложение №4)
В интернете очень много различных очень интересных опытов с неньютоновской жидкостью:
Если бассейн наполнить неньютоновской жидкостью, то по ней можно даже бегать, но если остановиться, то сразу начнешь тонуть.
В сети интернет есть видео, где не просто бегают через бассейн с неньютоновской жидкостью, а даже ездят на велосипеде.
Если тарелку с неньютоновской жидкость поставить на музыкальную колонку и включить громко музыку, то жидкость будет «танцевать» .
А еще неньютоновскую жидкость даже заливали в колесо автомобиля – пока машина стояла на месте колесо было приспущено, а на скорости ничем не отличалось от тех, что были накачаны воздухом.
Применение неньютоновской жидкости (Приложение №5)
На сегодняшний день неньютоновские жидкости нашли применение во многих сферах жизнедеятельности человека:
В косметологии. Чтобы косметика смогла в течение длительного времени держаться на коже, ее необходимо сделать вязкой.
В кулинарии. Чтобы улучшить оформление блюд, сделать еду более аппетитной и чтобы ее было легче есть, в кулинарии используют вязкие продукты питания, такие как соусы, сладкие топинги.
В автомобильной промышленности. Дизельные и моторные масла синтетического производства добавляют специальные присадки, которые уменьшают начальную вязкость жидкости.
В пожаротушении. В 50-е годы американские спасатели начали добавлять новые полимерные добавки в жидкость, которая вытекала из брандспойта, при этом длина струи возрастала в полтора раза.
В обороне. Ведутся разработки по созданию бронежилета наполненного вязкой жидкостью. Такой бронежилет будет легче, чем применяемые сейчас, но не будет уступать по своим защитным свойствам.
Если с помощью воронки налить жидкость в обыкновенный воздушный шарик, а потом этот шарик завязать, то получится интересная игрушка-антистресс. Помяв такой шарик в руках, можно почувствовать легкий массажный эффект, таким образом снижается уровень напряжения и человек успокаивается.
Выводы:
В ходе исследования было выявлено, что, если к неньютоновской жидкости применяется сила (катание, бросание, удар), то она ведет себя как твердое вещество. В других случаях она ведет себя как обыкновенная жидкость. Тем самым можно сделать вывод, что моя гипотеза подтвердилась.
Список литературы
-
Неньютоновская жидкость. [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Неньютоновская_жидкость
-
Галилео. Эксперимент. Неньютоновская жидкость. [Электронный ресурс]. URL: https://www.youtube.com/watch?v=rBAkRCTme3I
-
Сказка «Я тоже неньютоновская жидкость!» Мария Юнак [Электронный ресурс]. URL: http://mariun.ru/skazka-ya-tozhe-nenyutonovskaya-zhidkost/
Приложение №1
Приложение №2
Приложение №3
Приложение №4
Приложение №5