Рецепты приготовления неньютоновской жидкости своими руками
Обучение в игровой форме — увлекательное занятие. Неньютоновская жидкость своими руками, опыты с ней — интересная тема для познавательной игры с детьми. Чтобы подготовиться к домашнему эксперименту, изучите научные понятия.
Ньютоновские и неньютоновские жидкости
Перед началом опыта необходимо объяснить ребенку отличия ньютоновской жидкости и неньютоновской жидкости:
Неньютоновская жидкость простыми словами — промежуточное вещество между текучей субстанцией и твердым телом.
Классификация
Существует 3 основных группы аномальных субстанций.
Вязкие
Не зависят от времени. Среди них выделяют вязкопластичные — масляные краски, разновидности пасты. К псевдопластичным веществам относят суспензии полимеров, целлюлозы. При небольшом напряжении они текут. Дилатантные (раствор крахмала, различные типы клея) при интенсивном воздействии густеют.
Нелинейное неньютоновское вещество — кровь, здесь вязкость определяется фактором скорости.
Нереостабильные
Подвержены временному фактору. Простокваша, кефир, майонез, кетчуп теряют вязкость при взбалтывании. Их называют тиксотропными. Реопектические субстанции со временем уплотняются. Это коллоидные растворы, бентонитовые глины.
Вязкоупругие
Под воздействием силы текут, затем восстанавливают прежнюю структуру. К ним относят некоторые виды смол и тестообразные пасты.
Примеры природных неньютоновских жидкостей — это зыбучие пески, трясина на болоте, грунтовые плывуны.
Свойства
Особенность аномальных субстанций — способность изменять плотность. При механическом воздействии укрепляется связь между молекулами, а жидкость приобретает характеристики твердого тела. Молекулярная формула меняется под влиянием звуковой волны, электромагнитного поля.
Например, интенсивно размешивать густой раствор крахмала тяжело. Снизьте скорость, уменьшите усилия — ложка будет легко передвигаться. Если наполнить крахмальным желе бассейн — по нему можно пробежать, как по земле. Стоит остановиться, и вы провалитесь.
Скорость течения не влияет на плотность воды. Чем быстрее течет мед, сгущенка — тем меньше их вязкость.
Чтобы наглядно изучить свойства, сделайте неньютоновскую жидкость из крахмала.
Где применяют неньютоновские жидкости
Аномальные субстанции используют в таких отраслях:
Рецепт неньютоновской жидкости используется в домашней кулинарии. Например, при приготовлении соусов на основе муки, карамели, мармелада.
Как сделать неньютоновскую жидкость своими руками
Занимательные исследования дома с детьми облегчают изучение физики, химии в школе. Неньютоновская жидкость своими руками — интересный и веселый эксперимент.
Рецепт с крахмалом
Хозяйки знают, как приготовить кисель — примерно так же делается и неньютоновская жидкость:
Объект для изучения готов.
Рецепт с клеем ПВА
Сделать неньютоновскую жидкость без крахмала можно из клея ПВА и буры (тетрабората натрия), взятых в пропорции от 1:1 до 1:4. Пошаговая инструкция:
Для лучшего результата дайте настояться смеси в герметично закрытой емкости 2 часа.
Игры и опыты с неньютоновской жидкостью для детей
Неньютоновская жидкость своими руками — химический опыт в домашних условиях. Теперь изучите с ребенком физические свойства субстанции из крахмала:
3 ст. ложки картофельного крахмала, 2 ст. ложки воды, пищевой краситель смешайте до плотной консистенции. Получится детская игрушка «лизун». Перечисленные ингредиенты не вызовут аллергии. «Жвачку для рук» можно обернуть полиэтиленом или поместить в надувной шарик.
Этот рецепт неньютоновской жидкости позволит сделать хендгам без крахмала:
Недостаток домашних хендгамов — недолговечность. Загрязненного «лизуна» нужно выбросить и сделать новую игрушку.
Как хранить
Домашние составы можно хранить в холодильнике. Постояв, они быстро засыхают. Чтобы восстановить вязкую структуру, добавьте воды.
masterok
masterok Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Если в движущейся жидкости её вязкость зависит только от её природы и температуры и не зависит от градиента скорости, то такие жидкости называют ньютоновскими. К ним относятся однородные жидкости. Когда жидкость неоднородна, например, состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры, то при её течении вязкость зависит от градиента скорости.
Такие жидкости называют неньютоновскими.
Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них физической силой, причем не только механическим воздействие, но и даже звуковыми волнами. Если воздействовать механически на обычную жидкость то чем большее будет воздействие на нее, тем больше будет сдвиг между плоскостями жидкости, иными словами чем сильнее воздействовать на 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, в следствии мы столкнемся с физическим затруднением сдвинуть слои таких жидкостей. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшение скорости тока жидкости
Вот еще один пример:
Если к вязкопластичной жидкости прикладывать напряжение сдвига, меньшим по величине, чем пороговое значение, то такая жидкость будет оставаться в покое. Как только напряжение сдвига превысит, вязкопластик начнет течь, как обычная ньютоновская жидкость. Иначе говоря, привести в движение вязкопластичную жидкость можно, лишь преодолев её предельное напряжение.
Такое поведение вязкопластиков объясняется тем, что в жидкости, находящейся в покое, образуется жесткая пространственная структура, оказывающая сопротивление любому напряжению, меньшему, чем пороговое. К вязкопластичным жидкостям можно отнести буровые растворы, сточные грязи, масляные краски, зубную пасту – то есть то, что похоже на пасту, главным образом суспензии.
К псевдопластичным жидкостям относятся жидкости, содержащие несимметричные частицы или молекулы высокополимеров, например, суспензии или растворы полимеров, подобных производным целлюлозы.
При маленьких изменениях скоростей деформации молекулы высокополимеров или несимметричные частицы своими большими осями ориентируются вдоль направления движения, вследствие чего возрастает напряжение внутри. После завершения ориентирования, а поведение жидкости не отличается от ньютоновского. Иными словами, если нажимать на псевдопластическую жидкость не резко, то ее вязкость будет высока, а если резко – то будет уменьшаться.
А вот что можно сделать в домашних условиях:
А вот интересная штука: плывун — насыщенный водой грунт:
Неньютоновская жидкость для детей: делаем дома и играем
Дети познают мир эмпирически – через собственный опыт. Поэтому они любят эксперименты. С помощью неньютоновской жидкости в игровой форме можно рассказать ребёнку о физических свойствах разных веществ. Они смогут почувствовать себя настоящими учёными. Расскажем, как приготовить вязкую субстанцию в домашних условиях и какие опыты можно провести с чудо-жидкостью.
Содержание
Физика – это не только сложный школьный предмет для старшеклассников, но и интересные, достаточно простые в реализации опыты для детей. Проводить их можно всей семьёй.
Мы привыкли к тому, что жидкость льётся, как вода. Но неньютоновская жидкость особенная, она может быть тягучей, пластичной или вязкой, в зависимости от того, какое усилие к ней приложено. Состояние вещества зависит от скорости манипуляций. Если плавно наклонить стакан с неньютоновской жидкостью, она начнёт переливаться через край, как сметана. Но если перевернуть стакан быстро, то всё вещество затвердеет и останется на дне.
Лепка неньютоновской жидкости руками способствует развитию сенсорной чувствительности, совершенствованию мелкой моторики. Занятия действуют успокаивающе, снижают возбудимость, тренируют усидчивость и аккуратность. Поэтому мы очень рекомендуем провести эксперимент с ребёнком, а мы расскажем, как это сделать.
Почему неньютоновскую жидкость так назвали
Исаак Ньютон – учёный, физик, который сделал множество научных открытий. Одна из его идей заключалась в изучении свойств жидкостей, а именно – их вязкости. Он предложил формулу, согласно которой консистенция жидкостей не меняется в зависимости от скорости движения.
Какой-то период эта идея была главенствующей в научном мире, пока не нашли такие жидкие субстанции, которые противоречат этой формуле. Тогда произошло разделение всех жидкостей на ньютоновские и неньютоновские. Одни имеют постоянную вязкость, как вода, а другие – изменчивую. Названия произошли от имени учёного.
В неньютоновских жидкостях густота субстанции зависит от возникающего при движении внутреннего трения между частицами. Чем больше скорость, тем выше трение и, соответственно, более густая консистенция. По такому принципу «работает» популярная игрушка для детей HandGum, которую также называют умным пластилином или жвачкой для рук.
Загадки неньютоновской жидкости
Человек на протяжении нескольких тысячелетий проявляет значительный интерес к изучению жидкости, этот интерес вызван рядом причин.
Во — первых, наличие в природе значительных запасов жидкостей, которые легкодоступны человеку.
Во — вторых, жидкие тела обладают рядом полезных свойств, которые можно без особых проблем использовать в повседневной жизни.
В — третьих, немаловажным фактором является то, что большинство химических реакций протекают в жидкой фазе (чаще всего в водных растворах).
Жидкостью — это одно из состояний вещества, основным свойством которой, является способность неограниченно менять форму под внешним воздействием, сохраняя при этом объём. К Физическим свойствам жидкости относятся: текучесть, сохранение объёма, вязкость, испарение, кипение и т.д.
В гидродинамике жидкости делятся на ньютоновские и неньютоновские?
Откуда возникло такое деление?
В конце XVII века Исаак Ньютон обратил внимание, что быстро грести вёслами гораздо тяжелее, нежели если делать это медленно. Он сформулировал закон, согласно которому вязкость жидкости увеличивается пропорционально силе воздействия на неё. Следовательно, Ньютоновская жидкость это вязкая жидкость, подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона.
А неньютоновская жидкость та, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости. К ним можно отнести масляные краски, зубную пасту, болото, жидкое мыло, зыбучие пески и др.
На сегодняшний день существует множество примеров применения такой жидкости: в кулинарии, косметологии, медицине и др.
С целью выяснения распространённости знаний о существовании неньютоновских жидкостей было проведено анкетирование студентов, преподавателей и родителей учащихся.
Результаты показали: около 50% опрошенных ответили, что существуют жидкости по поверхности которых ходить можно и это не вода. Остальные же не верят в существование такие жидкостей или попросту о них не знают. Результаты анкетирования убедительно показали, что данная работа будет интересна не только студентам, но и взрослым.
Таблица 1 Результаты анкетирования
| Вопросы | Ответы студентов | Ответы родителей |
| 1. может ли человек ходить по поверхности воды? | 53 % ответили, что жидкости, по поверхности которых человек может ходить, существуют и уверены, что это не вода. | 85 % отрицательных ответов |
| 2. Может ли человек ходить по поверхности какой-либо другой жидкости? | 46 % отрицательных ответов | |
| 3. Если «да», то, что это за жидкость? | 8 % опрошенных учеников ответили, что передвигаться надо очень быстро, а жидкость должна быть очень вязкой. | 19 % предполагают, что такие жидкости существуют: это жидкости вязкие, с большой плотностью. |
Для исследования свойств неньютоновской жидкости мы совместно с преподавателем ее приготовили, смешав при этом крахмал и воду в пропорциях 1:1. В результате получили вязкую жидкость, обладающую уникальными свойствами.
Опыт №1. Заметили, если мешать быстро, чувствуется сопротивление, а если медленнее, то нет.
Опыт №2. Так, если в воду бросить предмет он упадет на дно, но если этот же предмет бросить в неньютоновскую жидкости он какое то время будет на поверхности, как если бы он соприкоснулся с твёрдым веществом.
Опыт №3. Кроме того, можно опустить руку в жидкость и резко сжать пальцы. Можно почувствовать, как между ними образовалась твёрдая прослойка.
Опыт №4. Если опустить предмет в эту смесь и резко попытаться её вытянуть, то большая вероятность, что она поднимется вслед за ним, в отличие от воды.
Опыт №5. Когда быстро воздействовать на жидкость, например, катать шарик, то он получится на самом деле, но как только мы прекратим это воздействие, то жидкость растечется в руке. Следовательно, если воздействовать на неньютоновскую жидкость механическими усилиями, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, а если это прекратить, то она снова примет свойства жидких тел.
Опыт №6. Течение вязкой жидкости. Неньютоновскую жидкость выливали с высоты 15 см и наблюдали: что струйка начинает накручиваться колечками или складываться складками, образуя «жидкий канат». Это получалось из-за того, что падая и ударяясь о поверхность, струйка сжимается.
В результате проведенных опытов было выявлено ряд различий свойств ньютоновской и неньютоновской жидкостей, что позволяет ее использовать в современном мире. А также был проведён обзор теоретических источников информации. Проведена серия экспериментов с неньютоновской жидкостью. Были выполнены все поставленные задачи, сделаны все запланированные опыты и подтверждена гипотеза: неньютоновская жидкость, это смесь, которая действительно обладает свойствами жидкостей, а также некоторыми «особыми» свойствами и по ней можно ходить!
Таблица 2 Сравнение свойств ньютоновской и неньютоновской жидкостей
| № | Свойства | Ньютоновская жидкость | Неньютоновская жидкость |
| 1 | Текучесть | Да | Да |
| 2 | Вязкость | Незначительная | Значительная |
| 3 | Смачивание | Значительное | Незначительное |
| 4 | Испарение | Да | Да |
| 5 | Смешиваемость | Отличная | Затруднена |
| 6 | Однородность по составу | Однородны | Неоднородны |
| 8 | Пластичность | Нет | Да, некоторые видны |
| 9 | Хрупкость | Нет | Да, некоторые видны |
| 10 | Твердеет при сжатии или ударе | Нет | Да, некоторые видны |
| 11 | Пружинит при ударе | Нет | Да, некоторые видны |
Существует много удивительных вещей вокруг нас, и неньютоновская жидкость яркий этому пример. Мы надеемся, что нам удалось наглядно продемонстрировать ее удивительные свойства.
Неньютоновская жидкость: как сделать
Неньютоновская жидкость: YouTube
Любите экспериментировать с детьми? Тогда неньютоновская жидкость порадует всю семью. Эта субстанция, в зависимости от скорости работы, одновременно и жидкая, и вязкая. Как приготовить чудо-жидкость? Подробности в статье.
Неньютоновская жидкость: что это такое, состав
Со школьного курса известно: вода — это жидкость, которая при наклоне выливается из сосуда. А вот неньютоновская субстанция не подчиняется законам физики. Доказательство тому — хэндгам, или «лизун» для рук.
Вот несколько интересных фактов о неньютоновской жидкости:
Фото: katrinbakery.blogspot.com: UGC
Почему так происходит? При сдавливании частицы крахмала соединяются и твердеют. В спокойном состоянии движение молекул не ограничено, поэтому масса остается жидкой.
Вязкость субстанции зависит от скорости воздействия: чем сильнее усилие, тем тверже масса.
Как сделать неньютоновскую жидкость? Чудо-смесь состоит из двух ингредиентов — воды и крахмала. От количества пропорций зависит вязкость состава.
Необычное средство для проведения опытов — отличный способ занять детей и взрослых.
Как сделать неньютоновскую жидкость дома
Для создания субстанции возьмите такие ингредиенты, как:
Фото: allfortheboys.com: UGC
Подготовьте глубокую емкость для смешивания.
Количество составляющих можно брать любое. Главное — придерживаться пропорции 1:1.
Последовательность приготовления такая:
Экспериментируйте! Попробуйте пропускать жидкость сквозь пальцы, и она будет стекать. Погрузите руки в состав и попытайтесь резко вытащить — не выйдет. Они погрузнут как в болоте, а емкость поднимется вместе с руками.
Фото: allfortheboys.com: UGC
Вот такие необычные свойства у неньютоновской жидкости. Состав совсем не подчиняется законам Ньютона, поэтому выполнять опыты интересно и увлекательно.
Уникальная подборка новостей от нашего шеф-редактора
