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      解密非牛頓流體

      2018-05-14 10:06:26徐杰
      閱讀(科學(xué)探秘) 2018年3期
      關(guān)鍵詞:牛頓流體椰汁水盆

      徐杰

      生活中,很多人都有這樣的經(jīng)驗,面對一個剛買回來的椰子,要想吃到椰肉以及喝到椰汁,要費很大的力氣。中央電視臺科技類節(jié)目《加油向未來》中,主持人和現(xiàn)場嘉賓把口香糖做成尖錐的形狀,放在桌面上,然后拿起椰子,對準尖錐用力且快速地向下砸去,椰子居然被砸出了一個孔洞,椰汁也嘩嘩地流了出來。

      這究竟是什么原因呢?讓我們做個實驗,感受科學(xué)的奇妙吧!

      實驗材料

      馬鈴薯粉、水、水盆、喇叭

      實驗過程

      1.把馬鈴薯粉倒入水盆。

      2.加適量的水在水盆中(馬鈴薯粉和水的比例大約是2:1)。

      3.攪拌成馬鈴薯粉的水溶液。

      4.將手插入馬鈴薯粉的水溶液中,再拿出來,你會發(fā)現(xiàn),手上沾滿了馬鈴薯粉溶液。

      5.握緊拳頭用力砸入水盆,馬鈴薯粉的水溶液不僅沒有噴濺出來,拳頭也不會沾滿馬鈴薯粉(如圖1)。

      6.張開手掌,沉浸到水盆底部,快速提手,水盆會一起跟著被提上來(如圖2)。

      7.在桌上灑上一灘馬鈴薯粉的水溶液(如圖3),用手快速撥動馬鈴薯粉的水溶液,可以將這些馬鈴薯粉的水溶液全部放到手心上。

      8.用塑料袋包裹喇叭,再將馬鈴薯粉的水溶液倒在喇叭上(馬鈴薯粉和水的比例大約是5:2,如圖4)。調(diào)整頻率約為25Hz,并適度控制音量大小,馬鈴薯粉的水溶液就會在喇叭上跳舞(如圖5)。

      科學(xué)原理

      自然界中大部分流體都遵循牛頓的粘滯性定律,只有少數(shù)的非牛頓流體不遵循剪切力跟作用力之間的性質(zhì),在受到外物碰撞時候表現(xiàn)出強大的力量。

      馬鈴薯粉的水溶液和一般水溶液的差別是:馬鈴薯粉的水溶液是一種“非牛頓流體”,而一般水溶液是“牛頓流體”。當用力搥打馬鈴薯粉的水溶液時,接觸面因為壓力大而黏度增加,拳頭就無法進入流體內(nèi)部,也就不會沾上馬鈴薯粉了。同樣的,浸泡在馬鈴薯粉的水溶液底部的手,快速抽離時,應(yīng)力使得馬鈴薯粉的水溶液的黏度增加,就會黏在手上,整個水盆就會跟著被提上來。而圖3中,快速地來回撥動馬鈴薯粉的水溶液,使其形成暫時性的固狀,但是靜止放在手心時,馬鈴薯粉的水溶液很快回復(fù)流體狀,從指間流掉。

      據(jù)有關(guān)資料也表明,加入了非牛頓流體的防彈衣,平時是柔軟的,穿在身上非常舒適,可是當被子彈擊中的時候,非牛頓流體會在瞬間讓防彈衣變硬,從而擋住子彈。

      友情提醒

      如果空間與經(jīng)費足夠,可以制作成長方形的跑道,填裝馬鈴薯淀粉的水溶液,然后可以從一端跑步到另一端(速度不能太慢),每個人都會有如“水上飄”的輕功,不會沉下去!

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