Неньютоновская жидкость: как сделать

Если бежать по мокрому песку у моря, ступни ног слегка погружаются в песок. При неспешной прогулке по тому же маршруту песок засасывает ноги. Это феномен неньютоновской жидкости, которая может быть и вязкой, и жидкой одновременно. Ее можно сделать дома и проводить с ней занимательные эксперименты.

Что такое неньютоновская жидкость, ее свойства

Чтобы узнать, что это такое, вначале разберемся с жидкостью ньютоновской. Из названия становится понятно, что она подчиняется законам физики. По определению «Энциклопедии физики и техники», вязкость такой жидкости зависит только от температуры, давления и химического состава (если есть какие-то примеси). Другие внешние воздействия ее свойств не меняют. Типичный пример — вода.

Неньютоновская жидкость, наоборот, обходит некоторые законы физики. Ее вязкость зависит от скорости тока жидкости, объясняет «Энциклопедии физики и техники». По структуре неньютоновская жидкость очень неоднородна и состоит из крупных молекул. Даже в состоянии покоя они трутся друг о друга. При высокой скорости трение возрастает, и жидкость превращается в твердое тело.

Различие между этими жидкостями легко доказать экспериментально. Если перевернуть чашку с водой, то вода из нее выльется вне зависимости от того, наклонять чашку медленно или быстро.

При медленном перевороте чашки с неньютоновской жидкостью последняя будет медленно стекать. Но если перевернуть чашку резко, ничего не прольется. Это объясняется тем, что при высокой скорости движения неньютоновской жидкости ее вязкость значительно увеличивается вплоть до превращения в твердое тело. Примеры такой жидкости:

• растворы полимеров;
• желатиновый раствор;
• масляная краска;
• смесь крахмала и воды;
• зыбучие пески;
• игрушка «лизун».

В спокойном состоянии это жидкая масса, но чем большее усилие к ней прикладывать, тем более твердой она становится. Но не все неньютоновские жидкости ведут себя одинаково, если прикладывать к ним усилие. Некоторые, как отмечает портал Science Learning Hub, могут становиться более текучими. Например, загустевший мед при помешивании становится жидким.

Свойства неньютоновской жидкости настолько важны для человечества, что их изучением занимается отдельная наука — реология (наука о деформациях и текучести вещества).

Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях

Эта жидкость распространена в быту. Один из самых простых вариантов — смесь крахмала и воды, которая используется для приготовления киселя. Она отлично подойдет для проведения домашних экспериментов и близкого знакомства с интересными свойствами неньютоновской жидкости.

Для приготовления субстанции нужно взять:

• 500 г крахмала (картофельного или кукурузного);
• 500 г воды.

Этого количества будет достаточно для проведения экспериментов одним человеком или двумя. При большем числе экспериментаторов или для большей наглядности массу двух ингредиентов можно увеличить в 2 раза — взять 1 кг крахмала и 1 кг воды. Важно соблюдать пропорцию 1:1. Приготовление неньютоновской жидкости:

1. Возьмите достаточно глубокую и широкую емкость, чтобы в ней уместились все составляющие и туда можно было бы окунуть руки.
2. Насыпьте в посуду крахмал.
3. Добавляйте в крахмал воду, постепенно смешивая ингредиенты, пока не образуется «молочная» жидкость.

Процесс перемешивания ложкой или руками можно доверить детям. От второго варианта они будут в особенном восторге.

Когда смесь готова, начинайте экспериментировать, изучая свойства необычной жидкости.

• Попробуйте окунуть в крахмальную жидкость все пальцы. Это можно сделать только при медленном погружении.
• Теперь так же медленно вытяните пальцы. Жидкость останется на них.
• Попытайтесь быстро выдернуть пальцы, погруженные в жидкость. Субстанция поднимется вместе с пальцами и емкостью.
• Попробуйте быстро окунуть пальцы, буквально ударив ними о жидкость. Ничего не получится. Поверхность станет твердой. Если наполнить таким раствором большой резервуар, то по нему можно бегать — ступни не будут погружаться в жидкость.
• Налейте в руку немного крахмального раствора и попытайтесь скатать из него шарик, интенсивно работая пальцами. Пока катаете шарик, он формируется и становится твердым. Но стоит разжать ладонь и перестать воздействовать на него, он растекается лужицей.

Вот такие необычные свойства имеет неньютоновская жидкость. Она может стать твердым телом, по которому можно даже бегать, а потом снова растекаться жидкостью. Подобные опыты увлекают и позволяют весело и с пользой провести время.