Вода с крахмалом как называется: Как сделать неньютоновскую жидкость и идеи для игр с ней

Как сделать неньютоновскую жидкость и идеи для игр с ней

научные игрушки | опыты | своими руками | физика | эксперименты

АвторТатьяна Пироженко
18 мая, 20159 июня, 2022

Вот и дошла наша очередь восторгаться необыкновенными свойствами неньютоновской жидкости 🙂 Так просто ее делать, так мало для этого надо, и так интересно с ней возиться! Даже мне было ужасно любопытно изучать ее волшебные свойства, а уж что говорить о детях! Я давно собиралась попробовать, что это такое, да все откладывала до какого-то “особого случая”. Спасибо Кате – она не стала ничего ждать, а как только прочитала в книжке с физическими опытами ее рецепт, сразу пришла ко мне с вопросом: “Где у нас крахмал?”. Пришлось доставать крахмал, заводить “тесто”, а потом началось настоящее чудо!

К сожалению, фото это плохо передают, потому что самое главное в таких жидкостях – как они себя ведут при работе с ними. Неньютоновская жидкость, это такая жидкость, вязкость которой зависит от изменения скорости. Все мы знаем, что мед – густая жидкость, вязкая – он течет очень медленно и медленно заполняет сосуд, в который его перелили. А молоко – жидкость с малой вязкостью. Она тут же принимает ту форму, которую имеет сосуд и мгновенно растекается по нему. Но мед – это всегда мед, а молоко – всегда молоко. А вот неньютоновские жидкости могут быть и вязкими и тут же совершенно жидкими. Все зависит от того, что с ними делают. Пример такой жидкости – модные сейчас хэндгам (жвачка для рук) и лизун, а еще  – обычная болотная трясина или зыбучие пески. А есть еще один вариант неньютоновской жидкости, которая называется “ооблек” (“oobleck”). И мы сами легко можем сделать такую жидкость прямо на кухне. Рецепт ее прост: понадобиться только крахмал (картофельный или кукурузный) и вода.

Итак, рецепт неньютоновской жидкости из крахмала: на 2 части крахмала добавить 1 часть воды и перемешать руками. 

Мы для того, чтобы играть в миске, брали 1 стакан крахмала и пол стакана воды.

Кстати, если крахмала взять гораздо больше, то получится тот самый искусственный снег, о котором я как-то рассказывала зимой. Вот, оказывается, сколько всего интересного можно сделать из крахмала, не только кисели 🙂

Первые необычности мы заметили еще на этапе смешивания жидкости. По виду и консистенции оно похоже на тесто для блинов. Но вот размешать ее достаточно сложно – она упирается рукам изо всех сил. И кажется, что крахмал так и не растворится в воде. И, действительно, он не растворится. Именно поэтому у жидкости такие интересные свойства. У нас получится суспензия – частички этой жидкости так и остаются обособленными друг от друга и от воды.
Но как только мы перестали стараться размешать крахмал, мы увидели, что жидкость уже перемешана и даже получилась очень однородной. Теперь с ней можно играть и изучать ее свойства.

Что делать с неньютоновской жидкостью?

Сначала мы изучали ее просто на ощупь.
Если быстро мять ее пальцами, сгребать в горсть, лепить комочки, то она ощущается как твердая. Но как только остановишься – все комочки буквально утекают сквозь пальцы. Это уже само по-себе очень необычное явление, с которым можно возиться целый час!

А еще можно попробовать “переливать” жидкость.
Если медленно наклонять миску, то жидкость течет как сметана. Но если резко ее наклонить – она совсем не течет. Поэтому дети придумали фокус, чтобы удивить папу. Витя показал ему миску с колышущейся белой водичкой и сказал, что выльет ее сейчас себе на голову. И не успел папа запротестовать, как Витя опрокинул миску с водой над своей головой  – и ничего не произошло, жидкость просто не вылилась! Даже я, которая уже знала, что так и должно случиться, ахнула! Что же говорить о непосвященном в секрет фокуса человеке! Надо будет запомнить этот фокус – покажем на каком-нибудь детском празднике 😉

Так же невозможно выплеснуть жидкость из миски. Она вообще не брызгается! если взять мячик и бросить его в миску – он просто влипнет в нее и никакого ожидаемого всплеска не будет! Это настолько противоречит нашим бытовым представлениям о свойствах жидкостей, что я все равно отправила детей играть на пол – а вдруг что-то там у них все же выплеснется на ковер? ))) Но ничего не выплеснулось, конечно же)

Если в жидкость что-то бросить  – всплеска не будет.

Кстати, любые капельки, которые дети все же накапали из миски, убрать очень легко. Ведь они не проникают в поверхность, а так и лежат совершенно сухими комочками. Их просто собираешь руками и кидаешь обратно в миску, где они тут же превращаются опять в воду.

Еще одна любопытная игра – наблюдать, как в жидкости вязнут игрушки. Если ими резко “топать” по поверхности, то они легко “перебегают” миску прямо по воде аки посуху 🙂 Но если они замешкаются на одном месте, то тут же начинают тонуть. И за несколько секунд полностью погружаются в трясину, из которой их потом очень трудно вытащить. Например, этого стоящего в воде по колено инопланетянчика легче поднять вместе с миской, чем отлепить от нее. Катя до последнего боялась, что ее котенка мы больше там не найдем)))
И теперь мы на собственном опыте прочувствовали, как бывает, когда засасывает болото или зыбучие пески. Вот оно как получается! Мы, конечно, уже видели подобные эффекты на видео, где люди бегали по неньютоновской жидкости, но одно дело видеть на видео, а другое – своими пальцами это почувствовать.

Впечатлений и новых ощущений море! Это не передать ни фото ни словами. Просто разведите крахмал водой, и вы все поймете сами! Если вы еще не делали – идите и делайте прямо сейчас!

что это, примеры, как сделать в домашних условиях

Чтобы насладиться чудесами неньютоновских жидкостей, мы поставили классический опыт с вибрирующим динамиком, чего и вам желаем: ведь для этого нужны лишь пара упаковок крахмала и обычный сабвуфер.

История неньютоновской жидкости

Еще в 1686 году Исаак Ньютон обратил внимание, что в жидкостях при движении одного слоя относительно другого величина касательного напряжения пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Поэтому жидкости, которое подчиняются этому закону, например, воду или бензин, называют ньютоновскими жидкостями.

В противовес этим жидкостям выступают неньютоновские. Они не обладают большой подвижностью и имеют касательные напряжения в состоянии покоя. 

Что такое неньютоновская жидкость?

Неньютоновская жидкость – это такая жидкость, у которой скорость течения пропорциональна касательному напряжению, где вязкость является коэффициентом пропорциональности. Как правило такая жидкость состоит из крупных молекул – они образовывают сложные пространственные структуры. В отличие от ньютоновской, неньютоновская имеет внутреннее трение, когда находится в состоянии покоя.

Степень вязкости изменяется в зависимости от того, насколько быстро происходят сдвиги слоев жидкости, пройденного времени и приложенных усилий. В отличие от воды или бензина, неньютоновская жидкость на плоских вертикальных поверхностях способна находиться в неподвижном состоянии благодаря возникновению порогового напряжения сдвига.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Если с неньютоновской жидкостью взаимодействовать медленно, она будет больше похожа на смазку, а если быстро – она станет похожа на твердое тело. Такое свойство неньютоновской жидкости можно сравнить с мокрым песком на пляже. Если по нему идти, то следы от ног будут более глубокие, чем если по нему бежать.

Какими бывают неньютоновские жидкости?

Вязкопластичные

Такие неньютоновские жидкости под воздействием даже слабого внешнего усилия ведут себя как твердые, но при превышении порога сопротивления они текут как обыкновенные жидкости. Это происходит из-за того, что у них жесткая пространственная внутренняя структура, которая сопротивляется любым внешним напряжениям, если они меньше критической величины. Обычно такие неньютоновские жидкости по своей структуре похожи на суспензии. Так, например, масляная краска или даже болотная трясина – это ни что иное, как вязкопластичная неньютоновская жидкость.

Псевдопластичные 

Эти жидкости отличаются от предыдущих тем, что не умеют ощущать предел текучести. Они больше похожи на ньютоновские, потому что при малейшем значении сдвига начинают становиться текучими – чем больше скорость сдвига, тем меньше вязкость этих жидкостей. Из примеров псевдопластичных жидкостей – концентрированные растворы и расплавы многих полимеров с длинными цепями. 

Дилатантные

Дилатантные чем-то похожи на псевдопластичные. Для них тоже неощутим предел текучести. Однако есть и важное отличие – у дилатантных жидкостей вязкость наоборот становится больше, когда скорость сдвига растет. Дилатантный эффект можно наглядно проследить в крахмальном клейстере – там, когда скорость сдвига низкая, слои работают друг для друга как смазки и легко перетекают. Стать более вязкими такие жидкости могут при увеличении трения, когда на скорости жидкая фаза не может успеть заполнить пустоту между частичками.

Рецепт неньютоновской жидкости: 200 г крахмала на стакан холодной воды

Когда соседние слои частиц (молекул) в жидкости движутся относительно друг друга, они соударяются, благодаря чему скорости в различных слоях выравниваются, а энергия любого внешнего воздействия переносится в пространстве. В таких случаях говорят о силах внутреннего трения, или о вязком трении. Зависимость между вязким трением и скоростью относительного движения слоев называют динамической вязкостью. В большинстве знакомых нам жидкостей вязкость мало зависит от характера внешнего воздействия. Их движение описывается законами Ньютона, а сами жидкости называются ньютоновскими. К ним относятся вода и водные растворы, спирт, бензин и нефтепродукты.

Однако существуют и неньютоновские жидкости, вязкость которых в значительной мере определяется характером внешнего воздействия. Попробуйте размешать в воде некоторое количество крахмала. «Попробуйте» здесь — весьма важное слово. По привычке вкладывая в этот процесс много сил, вы вскоре почувствуете, что ложка застревает в суспензии, как в застывшем цементе. Не сдавайтесь и не разбавляйте вещество дополнительной порцией воды. Просто сбавьте скорость, и вы вдруг обнаружите, что ложка свободно проходит сквозь суспензию, как сквозь воду. Попробуйте ударить по жидкости кулаком и резко отдернуть руку — кожа даже не намокнет. А если намешать целую ванну такой массы, на ней можно будет танцевать. Но стоит на секунду замедлить танец — и вы пойдете ко дну. Так-то!

Чтобы поставить опыт с динамиком, в качестве генератора низкой частоты (наш выбор — 30 Гц) мы использовали мобильный телефон на Android с соответствующим приложением. Если хотите сберечь динамик, накройте его пищевой пленкой — на результат опыта это никак не повлияет.

Где применяются неньютоновские жидкости?

В военном производстве

Благодаря своим свойствам неньютоновские жидкости нашли свое применение в военном производстве. Так, в США выпускали более легкие бронежилеты из материала d3o, который состоит из дилатантных неньютоновских жидкостей. Суть в том, что бронежилеты сделанные из этого материала имеют универсальную упругость – если нажимать на них несильно, они будут эластичными, но при резком контакте, например, таком как встреча с пулей, они становятся очень твердыми.

В автомобильной промышленности

Неньютоновские жидкости входят в основу моторных масел. Когда количество оборотов двигателя увеличивается, такие масла позволяют уменьшить трение в двигателе. Кроме того, неньютоновские жидкости применяются для амортизации некоторых элементов транспорта и как рабочие жидкости гидравлических систем.

В пожаротушении 

Еще в середине прошлого века пожарные стали добавлять в жидкость из брандспойта добавки в виде неньютоновских жидкостей. Такое решение позволяло увеличить длину струи в полтора раза.

В мореплавании

Чтобы увеличить скорость судна, мореплаватели стали впрыскивать в воду у носовой части небольшое количество растворов из неньютоновской жидкости. 

В косметологии 

Любой косметический продукт продержится на коже дольше, если его консистенция вязкая. В массовом производстве косметики неньютоновские жидкости используют как модификаторы вязкости. Особенно сильная вязкость у уходовых кремов или мазей, за счет этого свойства они дольше держатся на коже, тем самым увлажняя ее.

В кулинарии

Неньютоновские жидкости позволяют улучшить внешний вид блюд и сделать их более аппетитными. С помощью таких добавок можно красиво оформить еду или доработать ее форму. Ингредиенты, содержащие неньютоновские жидкости, – это, например, майонез, соусы, маргарин, масло, йогурт, мед.

В медицине

В медицине знание того, как работают неньютоновские жидкости помогает определять и контролировать вязкость крови. Так, слишком густая кровь может помешать доступу кислорода в органы. Кроме того, в медицине чаще всего используются именно мази, потому что они дольше держатся на коже и способствуют ее регенерации.

Как сделать ублек — простой рецепт приготовления слизи

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Подобно облеку доктора Сьюза, неньютоновские жидкости становятся гуще, когда они деформируются, скажем, когда кто-то бежит по жидкости.
(Изображение предоставлено: квартира, Shutterstock< /а>)

Хотите повеселиться с физикой и даже «походить по воде»? Попробуйте приготовить смесь кукурузного крахмала и воды под названием ооблек. Это отличный научный проект или просто весело играть.

Ублек — неньютоновская жидкость; обладает свойствами как жидкостей, так и твердых тел. Вы можете медленно окунуть в него руку, как в жидкость, но если вы сожмете ооблек или ударите по нему, он будет казаться твердым. Название «ублек» происходит от книги доктора Сьюза «Варфоломей и ублек». По сюжету ублек, липкое зеленое вещество, упал с неба и нанес ущерб королевству.

Сделать ублек очень просто. Вот рецепт:

Ингредиенты для ублека

• 1 часть воды
• 1,5-2 части кукурузного крахмала
• Небольшое количество пищевого красителя (по желанию)

Смешайте ингредиенты

• Начните с воды в миске (или в бассейне!) и добавьте немного кукурузного крахмала вовремя.
• Продолжайте помешивать, пока смесь не станет липкой. Возможно, вы захотите использовать свои руки.
• Когда ублек готов, медленно добавляйте пищевой краситель, если хотите. Это может быть проблемой, чтобы смешать его правильно.
• Поиграй с этим.

Чем заняться с ублеком

• Возьмите горсть и сожмите ее. Пусть оно просачивается сквозь пальцы.
• Сделайте лужу и быстро проведите через нее пальцами.
• Поместите его в пластиковый контейнер и встряхните или быстро ударьте им о стол.
• Ударьте по ублеку, а затем медленно погрузите палец внутрь.
• Скатайте ублек в шар. Он становится твердым, но когда вы перестанете его двигать, он снова растает в вашей руке.

Некоторые научные проекты используют oobleck. Вы можете попробовать следующие эксперименты:

Поместите немного облека на старый динамик и посмотрите, как он танцует:

Или положите его на противень поверх динамика:

Поместите его в детский бассейн и пройдитесь по нему. it:

Советы

• Хранить в герметичном контейнере. Время от времени перемешивайте.
• Если вы добавили пищевой краситель, вы можете заметить, что после мытья рук на руках остается немного цвета. Не волнуйся. Это должно пройти через день или два.
• Все, что помещается в слизь, можно мыть водой с мылом.
• Чтобы избавиться от ублека, смешайте его с большим количеством горячей воды, чтобы получилась очень жидкая кашица. Вылейте небольшое количество в канализацию, пока течет горячая вода. №
• Высушенную ткань можно легко пропылесосить.

Предупреждения

• Не роняйте ублек на диван, террасу или тротуар. Трудно слезть.
• Ублек не ядовит, но вкус у него ужасный. Мойте руки после игры. Убедитесь, что дети находятся под присмотром.
• Носите старую одежду, так как ублек имеет свойство пачкаться.
• Не беспокойтесь слишком сильно, если он на что-то попадет; это выйдет с небольшим количеством воды.
• Постелите на пол пару газет, чтобы они не разлетелись по полу или столу.
• Ублек может затвердеть, если его не держать во влажном состоянии. Если он затвердеет, просто выбросьте его.
• Если ооблек оставить слишком долго, он высохнет и снова превратится в кукурузный крахмал.

Связанные: Демистификация странных свойств Ублека

Тим Шарп был справочным редактором Live Science с 2012 по 2018 год. Тим получил степень в области журналистики в Канзасском университете. Он работал в ряде других изданий, включая The New York Times, Des Moines Register и Tampa Bay Times, а также в качестве редактора Hazelden Foundation и других.

Научная деятельность: Это жидкость или твердое вещество?