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会“变身”的液体?一起玩转非牛顿流体!

0 5 科学小探员 非牛顿流体居家实验物理现象
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你有没有见过这样一种“奇怪”的液体:当你用手指轻轻、慢慢地插入它时,它就像水一样流动;但当你猛地一拳砸下去,它却坚硬得像一块石头?甚至有人能在上面奔跑,却不会陷下去!这听起来是不是像魔法?不,这不是魔法,而是我们日常生活中就能接触到的“非牛顿流体”!

会“变脸”的非牛顿流体是什么?

我们平时最常见的水、酒精、食用油等,都属于“牛顿流体”。它们有一个共同特点:无论你对它们施加多大的力,它们的黏度都是固定的。比如水,你轻轻搅动和用力搅动,它都是那么“稀”。

而非牛顿流体就厉害了,它的黏度会随着你施加的力的变化而变化。我们今天的主角——“欧不裂(Oobleck)”,就是一种典型的非牛顿流体。它得名于美国作家苏斯博士的童话故事《巴塞洛缪和欧不裂》,故事里国王的天空下起了各种奇怪的绿色黏液,就叫“Oobleck”。

“欧不裂”背后的科学原理

“欧不裂”通常由玉米淀粉和水混合制成。玉米淀粉颗粒非常细小,当它们溶解在水中时,并不会完全溶解,而是均匀地悬浮在水中,形成一种悬浊液。

当你在“欧不裂”上施加缓慢、轻柔的力时,淀粉颗粒有足够的时间在水分子中“滑开”,液体表现出正常的流动性,感觉软软的。

但当你突然施加一个快速、强烈的力(比如猛击一拳)时,这个力会瞬间把淀粉颗粒之间的水挤压出来。淀粉颗粒来不及移开,彼此紧密地挤在一起,就像被锁住了一样,使得整个物质瞬间变得非常坚硬,就像固体一样。当这个力消失后,水分子又会重新回到淀粉颗粒之间,物质又变回液体状态。这种特性在科学上叫做“剪切增稠”。

动手制作你的专属“欧不裂”!

是不是已经迫不及待想体验这种神奇的物质了?别担心,制作它非常简单,只需两种常见材料:

你需要准备:

  • 玉米淀粉(大约2杯)
  • 水(大约1杯,可以根据情况调整)
  • 一个大碗或盆
  • 一个勺子或搅拌棒
  • (可选)少量食用色素,让你的“欧不裂”更炫酷!

制作步骤:

  1. 倒入淀粉: 将2杯玉米淀粉倒入大碗中。
  2. 慢慢加水: 边搅拌边缓慢地加入1杯水。一开始可能有点干,没关系,继续搅拌。
  3. 仔细混合: 用勺子或直接用手搅拌,直到淀粉和水完全混合均匀,看不到干淀粉块。混合后的“欧不裂”应该是有点浓稠,但又能流动的状态。
  4. 调整稠度: 如果太稀,就再加一点淀粉;如果太稠,就再加几滴水。直到你满意为止。

玩转你的“欧不裂”!

现在,是时候开始实验了!

  • 轻轻摸: 尝试用手指慢慢插入“欧不裂”,感受它的柔软流动。
  • 用力拍: 猛地用手掌拍下去,是不是感觉到它瞬间变硬了?
  • 快速抓: 尝试快速地抓起一把“欧不裂”,捏紧后它会变成一个固体球,但当你松开手时,它又会像液体一样从指缝间流走。
  • 在上面行走(警告:请在家长的指导下进行,并确保安全!): 如果你制作了足够多的“欧不裂”放在一个大容器里,甚至可以在上面快速奔跑而不会陷下去!但这需要场地和足够多的材料,一般不建议在家里尝试。

科学就在我们身边

非牛顿流体不仅仅是好玩的玩具,它们在现实生活中也有很多应用,比如防弹衣、减速带、汽车减震器等都可能用到类似“剪切增稠”的原理。下次当你看到某种物质表现出“奇怪”的特性时,不妨多问一句:“这背后有什么科学原理呢?”你会发现,科学就在你我身边,充满了无限的乐趣和探索的可能!

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