在美國,有一個非常受歡迎而且廣泛使用的家庭實驗,稱為oobleck,中文譯名為歐不裂,是一種既像液體又像固體的物質。科學定義為非牛頓流體。
什麼是非牛頓流體?
說實話,我也不知道,也不曾記得學校裡有學過這個。不過沒關係,我們有萬能的百度~
根據百度百科,非牛頓流體的標準定義為「不滿足牛頓黏性實驗定律的流體,即其剪應力與剪切應變率之間不是線性關係的流體」。
乍一讀,一連串的專業名詞看得我雲裡霧裡。。。好在還有更通俗的解釋:非牛頓流體的性質介於液體和固體之間,其粘度會隨著外界壓力的變化而變化。「吃軟不吃硬」、「遇強則強」這些詞就很好地形容了它的特點:當表面壓力小時,非牛頓流體就會呈現出液體的流動性等性質;而受到壓力大時,它又會變得像固體一樣堅硬。其實在我們生活中這樣的例子很多,例如果醬、果凍、牙膏、膠水、甚至人體內的血液等,都屬於非牛頓流體。這個特性還被應用於防彈衣上。
而與此相對應的,自然就是牛頓流體,例如水、酒精溶液等。它們的粘度不會隨著外界壓力的變化而變化。換句話說,不管你是輕輕地還是重重地拍向水面,手上受到的感覺是一樣的。
看到這裡,似乎感覺自己有些似懂非懂的樣子?沒關係,我們用實驗來證明,切身體驗一下吧!我也是第一次感受呢。
在家裡最容易製作的非牛頓流體,當屬歐不裂了。
實驗難度:中
實驗材料:玉米澱粉、水、盆、食用色素(選用)
實驗步驟:
1、將玉米澱粉和水大約以2:1的比例混合,得到類似於粘土一樣的麵團。我用的方法是拿一個小杯子先舀兩杯玉米澱粉,然後用同樣的杯子倒入一杯水。若是太硬的話,可以再加少量水,大概是夠自己喝兩口的量的樣子。
檢驗歐不裂的標準便是,當把麵團捏在手裡的時候,感覺非常堅硬,需要花很大力氣。然而,只要自己鬆開手,就能看到這個麵團以肉眼可見的速度「癱」下去,就像是冰淇淋迅速融化了一樣。
對此,比較通俗的解釋就是,由於玉米澱粉分子較大,而水分子較小,當我們用力時,水分子都被擠了出去,於是我們只感受到堅硬的玉米澱粉分子。然而,當我們鬆開手時,水分子又回到了玉米澱粉分子之間,起到了滑動的作用,於是麵團又呈現出了流動性。
2、用手指戳一下麵團,感覺軟綿綿的,輕輕鬆鬆就能戳一個洞。拿來手指,這個洞又很快被周圍的麵團流入而重新填滿。然而如果用力擊打,會感覺自己在擊打一堵牆一樣,只聽見敲擊的「咚咚」聲。拳頭都有些發疼,卻看不到麵團上留下任何痕跡。見下面的視頻:
3、在這個比例上再加一些水,相當於之前加的水的一半。即,如果剛才加了一杯水,那麼就再加半杯。
註:喜歡彩色的話也可以加入色素
此時的歐不裂變稀了很多,更加明顯看到流動性。手指可以很輕鬆地伸進去,捏上去感覺黏黏的。然而,如果用力捶上一圈,依然能明顯感到一股反彈力作用在拳頭上,根本打不到盆的底部。
好了,說得再多都不如自己親自體驗一把。到底是什麼樣的神奇物質,能慢慢戳進去,卻用拳頭打不進去呢?記住了哦,這就是歐不裂,一種非牛頓流體。大家學到了嗎?
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