趣味科学实验:N078. 人如何实现轻功水上漂?
一实验现象
【轻功水上漂】
【液压机来压】
【用子弹来打】
二实验材料
玉米淀粉、水、容器
三实验步骤
【第1步】往水盆中倒入一定量的水
【第2 步】再倒入玉米淀粉,水和淀粉的比例为1:3(1:2到1:4之间都可以)用手将其混合均匀。
【第 3步】快速摇动水盆,盆内的流体没有流动。
【第 4步】用手指拨动还可以看到像豆腐渣一样的裂纹。
【第5 步】抓起一把,用手搓揉成团,摊开手立马从指缝中流走。
【第5 步】用手指搅动的时候是液体,用拳头敲击时却如固体一般坚硬。
四 实验原理
【牛顿流体】是指在受力后极易形变,且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。牛顿 1687 年发表了以水为工作介质的一维剪切流动的实验结果。实验是在两平行平板间充满水时进行的,下平板固定不动,上平板在其自身平面内以等速 U 向右运动。此时附于上下平板的流体质点的速度分别为 U 和 0,两平板间的速度呈线性分布。由此得到了著名的牛顿粘性定律。
【非牛顿流体】是指不满足牛顿黏性实验定律的流体,即其剪切应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于现在所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液,以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。
【实验原理】我们今天在实验中,用玉米淀粉和水混合而成的液体就是“非牛顿流体”,平时吃的果酱、鸡蛋蛋清、嚼过的口香糖,甚至人的血液、石油等等都属于“非牛顿流体”。这类物质,介乎于液体与固体之间。当表面受到压力时,会开始变硬,具备一定的固体特性。当表面没有压力时,又非常柔软,和液体一样。根据这种特性,人们制作“非牛顿流体”防弹衣,既舒适,防弹性能也更加优秀。
而实验中的“非牛顿流体”如此坚硬,秘密就在于水。成熟的玉米颗粒很坚硬,当玉米粉和水以极高的密度混合在一起的时候,细小的玉米颗粒均匀的分布在液体之中,密度甚至超过玉米颗粒。当我们用力击打“非牛顿流体”的时候,压力会均匀的传递到每一个颗粒上,给人的感觉就像在捶打一面墙。
自然界中许多流体是牛顿流体。水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流体;高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体。