XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Неньютоновская жидкость и её свойства
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Актуальность.
Человек живёт в мире предметов. Все предметы в физике называются телами. Тела состоят из веществ, они отличаются физическими и химическими свойствами. Большинство известных веществ достаточно хорошо изучены, но есть и такие, свойства которых в настоящее время глубоко изучаются. Одним из таких веществ является неньютоновская жидкость. Поэтому мы решили изучить свойства неньютоновской жидкости и предложить возможное ее применение.
Новизна.
Тема применения неньютоновской жидкости стала популярна совсем недавно, поэтому она нуждается развитии. Используя неньютоновскую жидкость, можно сделать много новых вещей и улучшить уже существующие технологии.
Цель:
Изучить свойства неньютоновской жидкости, предложить способы её применения.
Задачи:
1)Изучить информацию о неньютоновской жидкости.
2)Приготовить неньютоновскую жидкость.
3)Изучить свойства жидкости.
4) Предложить практическое применение неньютоновской жидкости.
Методика выполнения работы.
Исаак Ньютон – учёный, физик, который сделал множество научных открытий. Одна из его идей заключалась в изучении свойств жидкостей, а именно – их вязкости. Он предложил формулу, согласно которой, консистенция жидкостей не меняется в зависимости от скорости движения. Однако, есть жидкости, которые не подчиняются этой формуле. Они и называются неньютоновскими.
Мы получили неньютоновскую жидкость, используя картофельный крахмал и воду.
Для ее создания необходимо смешать крахмал с водой в пропорции 2:1 до получения однородной массы. Затем медленно перемешать жидкость, она станет похожа на кисель. Но если перемешивать более интенсивно, жидкость начинает сопротивляться, твердеть.
Экспериментальная часть.
Изучение свойств неньютоновской жидкости.
Неньютоновская жидкость - жидкость неоднородная, она состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры. При её течении вязкость зависит от скорости истекания, то есть жидкость ведет себя по-разному в зависимости от воздействия.
1. Мы решили проверить, как поведет себя жидкость при нагревании разными способами.
- При нагревании в микроволновой печи вода из неньютоновской жидкости испаряется, а крахмал превращается в резину. Сначала резина мягкая, а после остывания становится твердой или желеобразной.
рис. 1 рис. 2
-При нагревании на газу вода из неньютоновской жидкости испаряется, по бокам ковша образовывается резина, а в центре остается чистый крахмал.
рис. 3 рис.4
2. Также мы подвергли жидкость заморозке. Жидкость затвердела и потеряла свои свойства.
рис.5 рис.6
Изучив свойства неньютоновской жидкости, мы решили предложить следующее ее практическое применение.
1) Ручки для электроинструментов.
Изготовив отливку, мы заполнили ее неньютоновской жидкостью, в центр поместили металлический стержень. После застывания мы протестировали ручку инструмента на электропроводность. Создали электрическую цепь, состоящую из с гальванического элемента, лампочки, ключа и соединительных проводов: лампа загорелась, значит, цепь работает. Затем включили отвертку в цепь — лампа не загорелась, что подтверждает, что отвёртка не проводит электричество. Таким образом, её использование безопасно.
рис.7 рис.8
2) Бронежилет.
Мы решили, что сможем сделать бронежилет из неньютоновской жидкости. Для его изготовления мы использовали лямки от рюкзака, герметичные пакеты с неньютоновской жидкостью и скотч.
Проверка бронежилета на безопасность происходила в присутствии взрослых. Сделав несколько выстрелов в бронежилет, мы убедились, что конструкция способна остановить пулю, а значит в реальных условиях может спасти жизнь человеку.
рис.9 рис.10
Результаты исследования.
Проанализировав результаты исследования, мы предлагаем следующее практическое применение неньютоновской жидкости:
1. Инструменты: неньютоновские жидкости можно нагревать для получения пластичного и твёрдого состояния, что позволяет создавать удобные и экологичные ручки для инструментов.
2. Военное производство: неньютоновскую жидкость можно использовать при изготовлении бронежилетов. Они легче и проще в изготовлении, при этом обеспечивают надежную защиту. В настоящее время в США разработаны бронежилеты на основе неньютоновских жидкостей, такие как d3o.
3. Искусственные неровности: неньютоновские жидкости могут использоваться для создания искусственных неровностей на автомобильных дорогах, которые обеспечивают плавное движение автомобилей, защищая подвеску и комфорт пассажиров.
4. Автомобильная промышленность: синтетические моторные масла на основе неньютоновских жидкостей уменьшают вязкость при повышении оборотов двигателя, что снижает трение и улучшает эффективность работы.
Вывод.
В настоящее время мы сталкиваемся с огромным количеством вызовов, связанных с окружающей средой и обществом. Эти вызовы требуют от нас новых решений и инноваций. Одним из способов решения этих вызовов является разработка новых материалов. В последние десятилетия мы стали свидетелями удивительного прогресса в области науки и технологий. Один из самых заметных прорывов произошел в области материаловедения. Новые материалы, разработанные с помощью современных технологий, представляют собой огромный потенциал для создания более устойчивого и комфортного мира. Неньютоновская жидкость может занять достойное место среди новых материалов. Она является биоразлагаемой и не загрязняет окружающую среду. Благодаря своей экологичности, доступности неньютоновская жидкость может помочь нам создать более устойчивые и экологически чистые технологии, а также привести к созданию новых продуктов и возможностей, а также удешевить уже существующие.
Неньютоновская жидкость может изменять свои свойства под воздействием внешних факторов. А значит ее изучение может быть продолжено!
Список используемых источников.
1) Википедия”Неньютоновская жидкость”[Электронный ресурс]-режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Неньютоновская_жидкость . свободный.-Загл с экрана
2) Электронный научный журнал” Информационно-коммуникационные Информационно-коммуникационные технологии в педагогическом образовании” [Сайт]-режим доступа: https://infed.ru/articles/188/, свободный.-Загл с экрана
3) Корпарация Российский учебник”Исследование неньютоновской жидкости”[электронный ресурс]-режим доступа:https://rosuchebnik.ru/material/issledovanie-nenyutonovskoy-zhidkosti-7277/,свободный.-Загл с экрана.
4) Инфоурок"Неньютоновская жидкость“”[Электронный ресурс]-режим доступа: https://infourok.ru/nauchnoissledovatelskaya-rabota-nenyutonovskaya-zhidkost-3126512.html, свободный.-Загл с экрана.