XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Неньютоновская жидкость

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Халитова А.Ш. 1

---

1МАОУ «Образовательный центр № 2 г.Челябинска»

Лобасова С.А. 1

---

1МАОУ «Образовательный центр № 2 г.Челябинска»

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Однажды во время приготовления торта моя мама сделала нам с сестренкой эксперимент с крахмалом и водой. Смесь, которую мы получили, в процессе опыта не была похожа на обычную жидкость, которую мы привыкли видеть. Ведь жидкость может быть в трёх состояниях: в виде пара, может быть жидкой, может быть твердой. Наша полученная смесь приобретала форму жидкости, и одновременно могла стать твердым телом. Поэтому мне захотелось больше узнать про такие жидкости. При каких условиях они изменяют своё состояние? Чем они отличаются от обычных жидкостей? Могут ли они быть полезны людям?

В процессе изучения я узнала, что такая жидкость называется неньютоновской.

Актуальность моей работы заключается в том, что неньютоновские жидкости мы применяем очень часто в нашей жизни, и мы должны знать их свойства, чтобы использовать их с максимальной пользой.

Цель проекта: изучение свойств неньютоновских жидкостей.

Задачи проекта:

1. Выяснить, разницу между неньютоновскими   и обычными жидкостями.

2. Получить экспериментальным путем   неньютоновскую жидкость в домашних условиях.

3. Выяснить, где встречаются неньютоновские жидкости.

Объект исследования – жидкости.

Предмет исследования – неньютоновские жидкости.

Гипотеза исследования: если увеличить скорость воздействия на неньютоновскую жидкость, то материал может проявить свойства твёрдого тела. План реализации проекта:

• Поиск определения понятия «жидкость» в интернете.

• Анкетирование учащихся

• Подготовка материалов для эксперимента.

• Проведение экспериментов и показ результата сверстникам.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1.Что такое жидкость?

В интернете я прочитала, что жидкость (материал из Википедии) – это вещество, находящееся в жидком агрегатном состоянии, занимающем промежуточное положение между твердыми и газообразными состояниями.

Любая жидкость, независимо от того, какая сила на нее действует, сохраняет свойство течь. Чем больше сила, приложенная к жидкости, тем быстрее она течет и меняет свою форму. Например, если ударить по воде, то она разбрызгивается.

Жидкости присутствуют в окружающем нас мире повсюду. И свойства жидкостей знакомы каждому: они текут и растекаются. Если вы прольете воду, то её можно собрать губкой, а потом отжать сильно губку и из неё выльется всё та же вода.

Свойства жидкостей, с которыми мы хорошо знакомы, называются ньютоновскими, по имени физика Исаака Ньютона. Исаак Ньютон это английский математик, физик, астроном и механик.

Однако оказалось, что в природе существуют жидкости, которые ведут себя несколько странно и не подчиняются законам физики, открытым Исааком Ньютоном. Такие жидкости называются неньютоновскими.

Ньютон сформулировал закон вязкого трения жидкостей. Согласно этому закону, жидкость продолжает сохранять свойства жидкости независимо от того, какие силы на нее действуют.

1.2. Неньютоновская жидкость

Неньютоновская жидкость – это жидкость, которая может быть одновременно и жидким и вязким и даже твердым. Из интернета я узнала, что неньютоновская жидкость не действует на законы Исаака Ньютона. Неньютоновская жидкость не обладает большой подвижностью. Если такая жидкость находится в покое, она сохраняет все свойства жидкости, но стоит ее сильно сжать или ударить по ней, то такая жидкость становится вязкой и даже твердой, как камень.

Примером неньютоновской жидкости является смесь крахмала с небольшим количеством воды. Также в пример можно привести кетчуп, который при встряхивании становится жидким.

1.3. Сравнение ньютоновской жидкости с неньютоновской.

В своей исследовательской работе я решила сравнить свойства обычной воды и неньютоновских жидкостей.

Результаты: Полученные жидкости имеют различный внешний вид, различную вязкость и плотность, но в то же время они обладают общими свойствами. Когда к неньютоновской жидкости прикладывается механическая сила, жидкость приобретает свойства твердого тела и ведет себя как твердое тело. Связи между молекулами жидкости увеличиваются по мере приложения силы, в результате чего перемещение такого слоя жидкости становится физически затруднительным. Вязкость неньютоновских жидкостей увеличивается с ростом скорости движения жидкости.

1.4. Применение неньютоновских жидкостей.

На сегодняшний день сфера применения этих жидкостей очень большая, и с каждым годом только расширяется.

Я обнаружила, что этот материал очень нравится ученым. Приведу несколько примеров применения неньютоновской жидкости.

1. Масляная краска, зубная паста, жидкое мыло – это все неньютоновские жидкости.

2. В косметологии косметические средства делают более вязкими, чтобы они лучше прилипали к коже. В бытовой косметике используются различные масла и воски.

3. В кулинарии используются различные соусы, которые также обладают свойствами неньютоновской жидкости. Они также используются для фиксации слоев блюда. С этий целью используются масло, маргарин, майонез, йогурт и пр. Вязкие продукты, обладающие способностью сохранять форму, используются также для украшения блюд.

4. В медицине необходимо уметь измерять и контролировать вязкость крови. Густая и вязкая кровь очень опасна для человека. Она ограничивает поступление питательных веществ и кислорода к органам и мозгу.

5. Популярная игрушка – лизун также является неньютоновской жидкостью.

1.5 Исследование неньютоновской жидкости.

Изучив теоретический материал по теме моего исследования, я решила наглядно показать сверстникам свойства неньютоновской жидкости. Для этого в начале выяснила уровень знаний о неньютоновской жидкости методом анкетирования, далее провела опыты.

Анкетирование учащихся о неньютоновской жидкости.

Я провела анкетирование учащихся 2-х классов с целью изучения представления детей о неньютоновской жидкости. В анкетировании участвовало 36 учеников. Результаты анкетирования отражены в диаграмме. (Приложение 4)

Диаграмма № 1 – 3.

1. На вопрос: «Знаешь ли ты, что такое неньютоновская жидкость?»

Ответ - «Да знаю» - ответили 5 человек это - 13%;

Ответ - «Нет» – ответили 31 человек это - 87%.

2. На вопрос: «Знаешь ли ты, где встречается неньютоновская жидкость?»

Ответ - «Да знаю» и привели примеры - ответили 5 человек это - 13%;

Ответ - «Нет, не знаю» – ответили 31 человек это - 87%.

3. На вопрос: «Хотели бы узнать, как получить неньютоновскую жидкость? »

Ответ - «Да»  - ответили 36 человек это - 100%;

Ответ - «Нет» – ответили 0 человек это - 0%.

Вывод: большинство сверстников не имеют представление и первоначальные знания о неньютоновской жидкости, но хотели бы узнать о его свойствах и применении. После проведенного анкетирования я решила разобраться и показать сверстникам, что такое неньютоновская жидкость. (Приложение №4)

Глава 2. Исследовательская часть

2.1. Приготовление неньютоновской жидкостей.

Я узнала, что неньютоновские жидкости можно приготовить в домашних условиях.

Для этого достаточно взять крахмал (кукурузный или картофельный) и обычную воду в примерно равных пропорциях. Чтобы придать жидкости цвет, можно добавить зеленку. Всё хорошо перемешать, и у нас получится неньютоновская жидкость. (Приложение №5)

Теперь можно экспериментировать!

Приготовление игрушки – Лизуна

Для приготовления игрушки – Лизуна мне понадобилось: клей ПВА, вода, тетраборат натрия, пищевой краситель (или зеленка), чаша, пена для бритья.

Чащу наполнила клеем ПВА, к нему добавила пену для бритья, все тщательно перемешала. Далее добавила краситель, в моем случае я добавила зеленку. Далее добавила тетраборат натрия для загущения. Все лизун готов!

Вывод: Лизун – это игрушка, имеющая вязкую желеобразную форму, напоминающая неньютоновскую жидкость. Теперь можно не тратить деньги для покупки этой игрушки, а можно все сделать дома. (Приложение №6)

Приготовление ферромагнитной жидкости

Для приготовления ферромагнитной жидкости мне понадобилось: тонер для лазерного принтера, подсолнечное масло, чаша.

Чашу наполнила подсолнечным маслом, добавила тонер для лазерного принтера (субстанция в виде порошка), все тщательно перемешала до консистенции сметаны.

Вывод: Ферромагнитная жидкость – это жидкость, которая сильно поляризуется под воздействием магнитного поля. Проще говоря, если приблизить мощный магнит к этой жидкости, она производит определенные движения, например, становится похожей на ежика, встает горбом. (Приложение №7)

Приготовление киселя

Для приготовления киселя мне понадобилось: вода, кисель, чаша.

В чашу с горячей водой добавила кисель (субстанция в виде порошка), все тщательно перемешала.

Вывод: Кисель – также относится к типу неньютоновских жидкостей, ведь она представляет собой смесь крахмала и воды. При загущении киселя, если крахмал смешать с небольшим количеством воды и начать плохо размешивать, создается впечатление, что остаются комочки и крахмал продолжает оседать. Это особенно заметно при быстром перемешивании, когда ощущается сопротивление. При медленном перемешивании жидкость становится однородной. (Приложение 8)

2.2. Эксперименты с неньютоновской жидкостью

При плавном воздействии – смесь жидкая, а если взять ее в руку и с силой сдавить – из нее можно слепить «снежок», который тут же «растает», если прекратить какое-либо воздействие на него. (Приложение №9)

Если медленно опустить пальцы в жидкость, а потом резко сжать их, то можно увидеть между пальцами твердый комочек. Так неньютоновская жидкость проявляет свои свойства. (Приложение 10)

Если резко ударить жидкость кулаком, то она становится твердой как камень и не пачкает руки. (Приложение 11)

Эксперимент с яйцом.

Для этого эксперимента мне понадобилось: 2 яйца, вода, неньютоновская жидкость и два прозрачных мешочка.

Наполнила первый мешочек водой и опустила в него яйцо, крепко завязав позволила упасть с высоты на стол. Яйцо разбилось.

Повторила этот же эксперимент с неньютоновской жидкостью. Яйцо не разбилось.

Вывод: Этот эксперимент мне наглядно показал, что неньютоновскую жидкость можно использовать как защиту от ударов. (Приложение 12.)

2.3. Неньютоновские жидкости вокруг нас

Еще я узнала, что такая удивительная жидкость существует и в природе.

Плывун – это насыщенная влагой почва, обычно встречающаяся на низменных и заболоченных участках. Еще в XIX веке в связи с бурным строительством крупных объектов плывуны привлекли внимание рабочих. Они затрудняли строительство домов и причалов.

Они по-прежнему доставляют немало хлопот городским строителям и рабочим (при закладке фундаментов) и даже при рытье колодцев в сельской местности. (Приложение 13)

Зыбучие пески – хорошо известный пример неньютоновской жидкости.

Зыбучие пески опасны тем, что могут засасывать в себя все, что на них упадет. (Приложение 14)

Заключение

Во время выполнения работы я узнала много нового и интересного о жидкостях, а также познакомилась с такими свойствами таких жидкостей, как неньютоновские. Данная гипотеза, согласно которой неньютоновские жидкости имеют свойства, как твердого тела, так и жидкого тел в зависимости от силы воздействия была подтверждена.

Изучив результаты опытов, могу сделать вывод, что неньютоновскую жидкость в домашних условиях можно приготовить из простых подручных средств. Проведя с ней много опытов, я сделала вывод: что при сильном воздействии на жидкость будет ощущаться её сопротивление, а в случае слабом воздействии оно минимально. Также неньютоновскую жидкость можно использовать как защиту от ударов.

Моей целью было узнать о свойствах жидкости, о том, где она применяется, и подтвердить свою гипотезу. Поставленные задачи полностью выполнены.

Список литературы

1. Всё-всё-всё о физике / А.А. Спектор, Л.Д. Вайткене – М.:Издательство Аванта,2018.-160стр.

2. Перышкин А.В. Физика 7 класс.-М.:Дрофа,2008г.

3. Чуянов В.А. энциклопедический словарь юного физика [Текст] / Э61 Сост. В.А.Чуянов. – М.: Педагогика, 1984. – 352с., ил.

4. Энциклопедия занимательных наук Физика / Л.Д. Вайткене – М.:Издательство Аванта,2016.-160стр.

5. Интернет-ресурсы – http://ru.wikipedia.org

Приложение

П

1-2

риложение 1.

1-1

Приложение 2

2-1

2-2

Приложение 3

3-1 3-2 3-3

Приложение 4.

Анкетирование учащихся о неньютоновской жидкости.

Вопросы анкетирования.

1. Знаешь ли ты, что такое неньютоновская жидкость?

2. Знаешь ли ты, где встречается неньютоновская жидкость?

3. Хотели бы узнать, как получить неньютоновскую жидкость?

Диаграмма 1-3

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12

Приложение 13

Приложение 14