XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Когда жидкость прочнее стали
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Мы живем в мире жидкостей. Везде и всегда нас окружает жидкость. Мы тоже состоим из жидкости. Что бы вы ответили, если вас спросить, какой бывает жидкость? Все жидкости имеют одно важное свойство, они текучи. Например, вода, которая льется из крана. В некоторых фильмах и передачах показывают, что можно ходить по жидкости. Это делают супергерои? Или это какие – то особенные жидкости, которые обладают не такими свойствами, как известные нам жидкости.
Я заинтересовался необычными свойствами таких жидкостей и решил познакомиться с ними поближе. Так появилась тема моего исследования: «Когда жидкость прочнее стали»
Мной была поставлена цель: изучение свойств неньютоновской жидкости.
Задачи:
1. Узнать, в чем отличие неньютоновской жидкости от других жидкостях
2. Провести опыты и узнать свойства жидкости
3. Проверить защитные свойства жидкости
4. Узнать область применения жидкостей.
Актуальность: Вода дает нам жизнь. Мы каждый день используем разные жидкости. Поэтому изучение свойств жидкостей и расширение знаний о них всегда будет актуально.
Гипотеза: Верно ли, что существуют жидкости, которые могут быть жидкими и тягучими одновременно?
Объект исследования: жидкости
Предмет исследования: неньютоновские жидкости
Методы исследования: опыт, анализ, обобщение, сравнение
Основная часть
Я давно увлекаюсь химией, у меня есть наборы с химическими опытами. Изучал разные вещества и их свойства. Я знаю, что вода - это ньютоновская жидкость. Названа так по имени Исаака Ньютона - английского физика, математика и астронома. Исаак Ньютон вывел формулу, согласно которой густота жидкости оставалась в своем состоянии независимо от скорости движения. Прошло много лет и ученые открыли вещества, имеющие другие свойства. Вот тогда все жидкости были разделены на ньютоновские и неньютоновские.
Неньютоновская жидкость - особенная жидкость, которая может быть и вязкой, и тягучей, и пластичной. Она приобретает форму в зависимости от силы, которая к ней была приложена. Состояние этого вещества напрямую зависит от скорости движения. Если стакан с неньютоновской жидкостью переворачивать медленно, она будет вытекать наподобие сметаны. Если же перевернуть емкость вверх дном быстро, вещество приобретает твердую форму, так и оставшись на дне.
Приготовление неньютоновской жидкости.
Для того, чтобы изучить свойства неньютоновской жидкости, её нужно приготовить. Для приготовления неньютоновской жидкости нужен крахмал картофельный, вода, глубокая чашка, палочка. Я смешал 2 стакана крахмала и 1 стакана воды и мешал, пока не получилась однородная масса. Получилась белая вязкая жидкость. (рис. 1) Делая жидкость, я заметил, что если мешать быстро, то мешать трудно, если медленно, то мешать жидкость в стакане легко. (рис. 2)
Если неньютоновская жидкость бывает и жидкой, и тягучей, то с ней можно провести опыты и изучить ее свойства. Может это и есть та волшебная жидкость, по которой можно ходить? Для изучения свойств неньютоновской жидкости я решил провести следующие опыты.
Опыт№ 1«Твердыйшарикизжидкости.Возможнолиэто?»
Получившуюся жидкость я взял в руку и попробовала скатать шарик. Пока я катал шарик, он был твердый. (рис. 3) Как только я разжал руки, шарик растёкся по руке. Я снова скатал шарик и положил его на тарелку. Он стал медленно растекаться по тарелке. (рис. 4)
И я сделал вывод, что неньютоновская жидкость под воздействием сил ведет себя как твердое тело, но после прекращения воздействия на неё, жидкость снова принимает свойства жидкой формы, она течёт.
Узнав, что неньютоновская жидкость становится твердой, если на неё воздействовать силой, то я решил провести опыт№2«Падениетяжелогопредметанажидкость»
Для проведения опыта я взял ёмкость с неньютоновской жидкостью и шарик. Я кинул шарик в чашу с неньютоновской жидкостью – он не утонул, аупал как на твердую поверхность. Но полежав немного в покое, он сталтонуть. (рис.5, 6)
Так же, если резко ударить по жидкости ладонью, кулаком или пальцем, точувствуетсясопротивление-бьешькакпотвёрдойповерхности,ноеслидвижениебудетплавным,токулакпогрузитсявжидкостьполностью. После проведения этого опыта, я предположил, может быть неньютоновской жидкостью и наполняют емкость и человек может по ней пробежать и не утонуть. Я решил узнать это. Винтернетеоченьмногоразличныхоченьинтересныхопытовсненьютоновскойжидкостью и есть ответ на это вопрос.
Оказывается, 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. Значит, неньютоновская жидкость – это именно та жидкость, по которой можно ходить и не утонуть, главное делать это быстро. (ссылка)
Применение неньютоновской жидкости
На сегодняшний день неньютоновские жидкости нашли применение во многих сферах жизни человека:
В косметологии. Чтобы косметика смогла в течение длительного времени держаться на коже, ее необходимо сделать вязкой.
В кулинарии. В кулинарии используют вязкие жидкости, такие как соусы, топпинги, кетчуп.
В автомобильной промышленности. В дизельные и моторные масла добавляют специальные вещества, которые уменьшают вязкость жидкости.
В пожаротушении. Спасатели добавляют добавки в жидкость, которая вытекает из брандспойта, при этом длина струи возрастает 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. Такой бронежилет прочнее стали.
Выводы:
Неньютоновская жидкость – это такая жидкость, которая в некоторых моментах ведет себя как жидкость, а в некоторых – как твердое тело. 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. Существует жидкость, которые могут быть жидкими и тягучими одновременно.
Список литературных источников
-
Неньютоновская жидкость. [Электронный ресурс]. URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Неньютоновская_жидкость
-
Галилео.Эксперимент.Неньютоновскаяжидкость.[Электронныйресурс].URL:https://www.youtube.com/watch?v=rBAkRCTme3I
-
Сказка«Ятожененьютоновскаяжидкость!»МарияЮнак[Электронныйресурс]. URL:http://mariun.ru/skazka-ya-tozhe-nenyutonovskaya-zhidkost/
Приложения
Приготовление неньютоновской жидкости
Опыт № 1
Опыт № 2
Применение неньютоновской жидкости
https://clck.ru/3FGTWg - бассейн с неньютоновской жидкостью