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解密非牛顿流体

2018-05-14徐杰

阅读(科学探秘) 2018年3期
关键词:椰汁水溶液水盆

徐杰

生活中,很多人都有这样的经验,面对一个刚买回来的椰子,要想吃到椰肉以及喝到椰汁,要费很大的力气。中央电视台科技类节目《加油向未来》中,主持人和现场嘉宾把口香糖做成尖锥的形状,放在桌面上,然后拿起椰子,对准尖锥用力且快速地向下砸去,椰子居然被砸出了一个孔洞,椰汁也哗哗地流了出来。

这究竟是什么原因呢?让我们做个实验,感受科学的奇妙吧!

实验材料

马铃薯粉、水、水盆、喇叭

实验过程

1.把马铃薯粉倒入水盆。

2.加适量的水在水盆中(马铃薯粉和水的比例大约是2:1)。

3.搅拌成马铃薯粉的水溶液。

4.将手插入马铃薯粉的水溶液中,再拿出来,你会发现,手上沾满了马铃薯粉溶液。

5.握紧拳头用力砸入水盆,马铃薯粉的水溶液不仅没有喷溅出来,拳头也不会沾满马铃薯粉(如图1)。

6.张开手掌,沉浸到水盆底部,快速提手,水盆会一起跟着被提上来(如图2)。

7.在桌上洒上一滩马铃薯粉的水溶液(如图3),用手快速拨动马铃薯粉的水溶液,可以将这些马铃薯粉的水溶液全部放到手心上。

8.用塑料袋包裹喇叭,再将马铃薯粉的水溶液倒在喇叭上(马铃薯粉和水的比例大约是5:2,如图4)。调整频率约为25Hz,并适度控制音量大小,马铃薯粉的水溶液就会在喇叭上跳舞(如图5)。

科学原理

自然界中大部分流体都遵循牛顿的粘滞性定律,只有少数的非牛顿流体不遵循剪切力跟作用力之间的性质,在受到外物碰撞时候表现出强大的力量。

马铃薯粉的水溶液和一般水溶液的差别是:马铃薯粉的水溶液是一种“非牛顿流体”,而一般水溶液是“牛顿流体”。当用力搥打马铃薯粉的水溶液时,接触面因为压力大而黏度增加,拳头就无法进入流体内部,也就不會沾上马铃薯粉了。同样的,浸泡在马铃薯粉的水溶液底部的手,快速抽离时,应力使得马铃薯粉的水溶液的黏度增加,就会黏在手上,整个水盆就会跟着被提上来。而图3中,快速地来回拨动马铃薯粉的水溶液,使其形成暂时性的固状,但是静止放在手心时,马铃薯粉的水溶液很快回复流体状,从指间流掉。

据有关资料也表明,加入了非牛顿流体的防弹衣,平时是柔软的,穿在身上非常舒适,可是当被子弹击中的时候,非牛顿流体会在瞬间让防弹衣变硬,从而挡住子弹。

友情提醒

如果空间与经费足够,可以制作成长方形的跑道,填装马铃薯淀粉的水溶液,然后可以从一端跑步到另一端(速度不能太慢),每个人都会有如“水上飘”的轻功,不会沉下去!

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