口香糖開椰子物理原理詳解,非牛頓流體可不止一種!

2021-01-19 物理王大師


關於這個實驗的原理,網上流行的解釋是:口香糖是一種非牛頓流體,你給它的力越大,它返回的力越大·····


解釋的太隨性了,很不專業·····



這句話裡有兩個問題:

首先,牛頓流體是指符合牛頓內摩擦定律——切應力與變形速率成正比的低粘性流體。生活中,除了水、酒精等純液體為牛頓流體外,很多液體比如醬料,牛奶,麵團,果凍,牙膏,膠水、血液、大鼻涕都是不符合這個規律的,都叫做非牛頓流體



但是很明顯,大鼻涕是不會有這種「開椰子」技能的。



再者,還有一個額外的實驗現象:沒有嚼過的口香糖可以開椰子,嚼過的性能就會差很多。


其實嚼過的口香糖主要成分為高分子酯膠基質 ,是非常典型的非牛頓流體。大家都是非牛頓流體,憑什麼嚼過的就這麼弱雞?



經過多方查閱資料,個人認為比較好的解釋應該是這樣。


口香糖主要成分為酯膠基質和糖類,把口香糖歸類於「非牛頓流體」是完全可以的,但是非牛頓流體又可以分為很多類型,比如:還有假塑性流體,「脹塑性流體」賓漢流體,觸變性流體等等。



而沒嚼過的口香糖,應屬「脹塑性流體」(又作膨脹性流體),它的最大特點是:黏度隨著剪切速率增大而增大。簡單來說就是「遇強則強」,攪拌越快,或者打擊速度越快,這種流體內部會有很強的應力,外觀表現就會越黏、甚至無比堅硬!

在口香糖裡,高分子酯膠基質和糖類聯合起來才能達到這種效果。

如果把口香糖嚼完了,相當於把其中的糖分、澱粉啥的分離出去了,反而增加了一些水分(唾液),自然就沒有這種「遇強則強」的特性了。





當然了,口香糖開椰子的難度很大,很容易失敗,口香糖錐體要大一點,砸的時候要準穩很!


類似口香糖這種的「脹塑性流體」的例子還有很多,比如一定比例的澱粉糊,「液體」防彈衣,「液體」減速帶等等。



慢速衝擊,它就會很溫柔,快速衝擊,它就會很強硬。


像極了那句歌詞「朋友來了有好酒,若是那豺狼來了,等待它的有獵槍」。



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