我们一起学科学之有趣的非牛顿流体

我们一起学科学     发布时间:2020/12/7 15:06:46     访问量:

轻功水上漂,风吹如鸿毛。这是古装武打电视剧中最常见的场景,相信很多人也都曾幻想过拥有凌波微步的功法,在水上肆意行走。但在生活中我们真的能够在水上行走吗?我们都知道人的密度比水大,不能浮在水上,也不能在水上行走。

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但在2018年《开学第一课》上,撒贝宁老师带着几位同学却做到了真正的在水上行走,他们可以在水面上自由奔跑,玩游戏,且不借助任何道具,那么他们是如何做到的呢?这是因为在水池中的水并不是真正的水,而是一种神奇的特殊物质—非牛顿流体。那么什么是非牛顿流体呢?它为何有如此魔力,那么我们先来了解了解什么是流体吧。

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流体是能流动的物质,它是一种受任何微小剪切力的作用都会连续变形的物体。它是液体和气体的总称,具有易流动性,可压缩性和黏性。而非牛顿流体,是指不满足牛顿黏性实验定律的流体。即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。简单来说,这种液体轻轻触碰就像水一样,如果用力敲打就像石头一样坚硬,可以说是遇强则强,遇弱则弱的物质。非牛顿流体在遭受到压力时,它会产生粘度,且施加不同的压力,粘度也会随之发生变化。在压力极强的时候,非牛顿流体会暂时变成一种固体,且硬度极高。

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非牛顿流体广泛存在于我们的生活、生产和大自然之中。例如人体身上的血液、石油、牙膏、果酱、巧克力酱、口香糖等都属于非牛顿流体,这类流体的粘性非常强。当我们大力搅拌这些流体时,它们内部的粘性就会增加,会产生非常大的阻力。而我们日常喝的纯净水、糖水、空气、酒精等属于牛顿流体,它们的粘性相对较弱。

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因为非牛顿流体的特殊性质,使它受到了很多实验者爱好者以及国外博主的欢迎,他们利用非牛顿流体的性质做了各式各样实验和尝试。例如:24小时泡在非牛顿流体中,看看人体会有什么变化;或者是用50斤的铁球,从45米的高空扔下,看非牛顿流体是否能接住;还有的用柔软口香糖打开坚硬无比的椰子等。口香糖开椰子这个实验很简单,我们只需把口香糖捏成尖锥形,用力把椰子砸向口香糖就可以了。但此类实验都是非常危险的,不可以轻易模仿。

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如果你也想做非牛顿流体的相关实验,就跟随着科技馆的辅导员们脚步一起来看看吧!

科学实验一:制作非牛顿流体  - 张雨琪 谭雨

科学实验二:口香糖破橘子 张雨琪

除此之外,非牛顿流体在生活中也是有所应用的。汽车减速带就是根据非牛顿流体的性质设计的,当行车速度越快时,流体硬度越大,对车的跌宕越厉害;行驶速度越慢,减速带流体越软,对车的损坏越小。其次,利用非牛顿流体的剪切增稠作用,在特定条件下还可以做成防弹衣。这种材质的防弹衣不仅抗冲击效果较强,而且更为轻便舒适。

看到这里你是否对非牛顿流体有了更清晰的认识了呢,其实在我们的生活中还有更多的非牛顿流体,赶紧找一找都有哪些吧!

(供稿:魏文慧)

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