СВОЙСТВА НЕНЬЮТОНОВСКИХ СВОЙСТВА НЕНЬЮТОНОВСКИХЖИДКОСТЕЙ.СЕКРЕТЫ УМНОГО ПЛАСТИЛИНА

Жидкость в окружающем нас мире встречается повсеместно. Свойства жидкостей знакомы каждому и любой человек, взаимодействующий с ними в той или иной степени может предугадать как поведет себя какая-либо жидкость в конкретной ситуации. Жидкости, свойства которых мы привыкли наблюдать в ежедневном использовании подчиняются закону Ньютона, называются ньютоновскими.

Ньютоновская жидкость, вязкая жидкость, жидкость, подчиняющаяся при своём течении закону вязкого трения Ньютона. Еще в конце XVII века великий физик Ньютон обратил внимание, что грести веслами быстро гораздо тяжелее нежели, если делать это медленно. И тогда он сформулировал закон, согласно которому вязкость жидкости увеличивается пропорционально силе воздействия на нее.

Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них физической силой, причем не только механическим воздействием, но даже и звуковыми волнами. Чем сильнее воздействие на обычную жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму. Если воздействовать на Неньютоновскую жидкость механическими усилиями, мы получим совершенно другой эффект, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, связь между молекулами жидкости будет усиливаться с увеличением силы воздействия на нее. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшении скорости тока жидкости. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры.

К изучению этой интересной темы меня подвело посещение научно- популярной выставки «Прикоснись к науке», где один из экспериментов был посвящен неньютоновским жидкостям. Эксперимент произвел на меня большое впечатление и мне захотелось побольше узнать об удивительных свойствах жидкостей, противоречащих законам физики. В домашних условиях мне удалось не только повторить увиденное, но и подробнее изучить данное явление, проводить много дополнительных экспериментов и придумать свои способы применения данной жидкости. Один из опытов проведенных мной – опыт с крахмальной водой.

Эксперимент 1. Твёрдая жидкость. Я взял равные части крахмала и воды, перемешал до однородного вязкого состояния. После этого получил смесь, похожую на сметану. Но отличие этой смеси от обычной жидкости в том, что она, может быть одновременно и твердой и жидкой. При плавном воздействии – смесь жидкая, а если взять ее в руку и с силой сдавить – из нее можно слепить комок, «снежок», который тут же «растает».

Вывод: Если на эту жидкость с силой воздействовать, то она приобретает свойства твердого вещества. По этой жидкости можно даже бегать, но если замедлить действие, то человек сразу же погружается в жидкость. Свойства этой жидкости в скором времени планируют использовать для временного ремонта дорожных ям.

Что же происходит с неньютоновскими жидкостями? Частицы крахмала набухают в воде и формируются контакты в виде хаотически сплетенных молекул. Эти прочные связи называются зацеплениями. При резком воздействии прочные связи не дают молекулам сдвинуться с места и система реагирует на внешнее воздействие как упругая пружина. При медленном воздействии зацепления успевают растянуться и распутаться. Сетка рвется и молекулы расходятся.

Итак, мы с вами узнали, что такое неньютоновские жидкости и какими они обладают свойствами. Далее я предлагаю вам познакомиться с одной из их разновидностей – умным пластилином.

СЕКРЕТЫ УМНОГО ПЛАСТИЛИНА

Умный пластилин или Хендгам, что в переводе означает «Жвачка для рук», сегодня является одной из самых популярных игрушек не только для детей, но и для взрослых. Он обладает множеством свойств. Handgum наиудивительнейший полимер! Он твердый и жидкий, одновременно. Как это возможно? В длительных промежутках времени Handgum ведет себя подобно жидкости, он медленно стекает, капает и старается растечься в лужу. К примеру, если сделать шарик и положить на стол, то уже через пару минут этот шарик станет лужицей. При более быстром воздействии Handgum поведет себя как твердое тело тот же шарик, кинутый об пол, подпрыгнет. Также вы можете разорвать его резким движением или даже забить им гвоздь! Давайте детальнее рассмотрим состав и преимущества такой игрушки выясним, можно ли использовать умный пластилин с большей пользой.

Умный пластилин на ощупь напоминает жевательную резинку. Он не липнет к рукам и другим вещам, поэтому после него не нужно будет делать уборку. Также жвачка не оставляет липких пятен, поэтому ее можно бросать об стену и на пол. Существует умный пластилин, который светится в темноте и магнитится. Его можно рвать на кусочки и строить различные фигурки. Умный пластилин способствует развитию творческого мышления, речи, почерка, мелкой моторики рук. Он снимает усталость, повышает настроение, дарит покой и гармонию. Попробуем провести опыт и самостоятельно изготовить умный пластилин.

Эксперимент 2. Умный пластилин своими руками. Для получения умного пластилина я использовал: клей ПВА – 100 гр., тетраборат натрия – 1/2 флакона, пищевой краситель капель, емкость для смешивания, целлофановый пакет, палочка для смешивания, защитные очки.

Ход эксперимента: В ёмкость выдавливается клей и добавляется к нему краситель. Все смешивается деревянной палочкой. Добившись однородного цвета в массу вливается натрия тетраборат в глицерине (можно купить в аптеке). Затем смесь снова перемешивается до тех пор, пока она не загустеет. Готовый пластилин нужно положить в целлофановый пакет и размять его, чтобы он слал эластичным и мягким. Умный пластилин готов! Для экспериментов я изготовил несколько разноцветных образцов, которые буду изучать.

Тщательно перемешиваем сначала в стакане, а затем в пакете Приступаем к исследованию материала.

Экспериментируем: А. Свойства жидкости Да, действительно, наш пластилин может перетекать, струится и капать со стола. В ходе эксперимента умный пластилин проявляет следующие свойства:

Б. Свойства резиноподобного вещества Пластилин действительно при плавном воздействии растягивается и пружинит. При 2-3 дневном использовании его, становится чрезмерно прыгучим и при резком подбрасывании и ударе – отскакивает, словно мяч.

Резкое растягивание материала приводит к разрыву и напоминает разрыв бумаги или мокрого картона.

В. Свойства твердого вещества При сильном сжатии или ударе, например о стол, умный пластилин моментально твердеет и становится «каменным». Что в очередной раз подтверждает свойства неньютоновской жидкости. Вывод: умный пластилин проявляет свойства жидкости, свойства резиноподобного вещества и свойства твердого вещества.

Эксперимент 3. Получаем магнитный пластилин В получившийся хэндгам добавляю девелопер (взял девелопер для лазерных принтеров) и тщательно перемешав, продолжаю эксперимент.

И змельченные до нано размеров частицы равномерно распределяются по всему пластилину и позволяют ему притягиваться к мощному магниту.

Я изучаю магнитные свойства пластилина, пользуясь мощным магнитом из ненужного жесткого диска компьютера. Вывод: Магнитный умный пластилин подтягивается к мощному магниту. А если оставить пластилин на какое-то время возле магнита, то он будет обволакивать магнит со всех сторон. Свойства магнитных неньютоновских жидкостей используют в машиностроении и медицине.

Эксперимент 4. Самостоятельные разработки В течение нескольких недель мной было проведено несколько экспериментов, в ходе которых я изучил свойства умного пластилина, после того, как он: 1. Неделю пролежал в открытом виде возле радиатора отопления. Свойства пластилина сильно изменились. После того, как в нём испарилась влага, он сильно уменьшился и стал очень прочным. Если использовать его как клеящее вещество, то он будет отлично склеивать и герметизировать предметы. 2. Умный пластилин загустел (через 3-4 дня использования) до такой степени, что его можно использовать для снятия форм \ слепков с небольших предметов. В нем достаточно хорошо отпечатываются детали предметов. В формы из пластилина заливается гипс. Так как гипс имеет свойство быстро отвердевать, умный пластилин не успевает деформироваться. Возможно, умный пластилин можно будет использовать как «экспресс метод снятия форм с моделей».

3. Не сильно загустевший умный пластилин можно использовать для снятия с загрязненного предмета мусора и пылинок. На предмет, подобный валику, наматывается умный пластилин и проводится чистка, например ковра. 4. При растяжении умного пластилина образуется тончайшая пленка, которая хорошо прилипает к поверхности предметов. Высыхая на них, пленка образует водонепроницаемую поверхность. Если использовать магнитный пластилин, можно получить магнитную водонепроницаемую поверхность. 5. Из данного материала можно делать наколенники и налокотники для занятий спортом. Вывод: умный пластилин можно использовать не только для игры и забавы, но и для практического применения.

Выводы Мои эксперименты показали, что есть жидкости поведение которых при течении отличается от обычных жидкостей. Опытным путем я выявил, что при сильном воздействии на неньютоновские жидкости они проявляют качества, противоположные обычным жидкостям: упругость, вязкость, твердость, тягучесть. В результате зафиксированы красивые эксперименты. Исследовано практическое применение умного пластилина, приведены способы его использования в бытовых условиях. Также исследована крахмальная смесь, на примере которой показаны и доказаны свойства и необычность данных жидкостей. В ходе проведения экспериментов выявлено много интересных свойств умного пластилина, некоторые из них можно использовать не просто как забаву, а еще и применять в быту. Возможно, наукой еще не полностью изучены свойства неньютоновских жидкостей и они имеют потенциал занять важную ступень в разработках промышленности, науки.