非牛顿流体是如何工作的?

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  非牛顿流体是一种其流变性质不符合牛顿流体定律的流体。牛顿流体的粘度是常数,而非牛顿流体的粘度随着剪切速率的变化而变化。非牛顿流体常见的类型包括剪切稀化流体(如番茄酱)和剪切增稠流体(如玉米淀粉溶液)。

非牛顿流体是如何工作的?

  制作非牛顿流体通常很简单,可以通过一些常见的材料来实现。这里是一个制作非牛顿流体的经典方法:

玉米淀粉和水的混合物(Oobleck)

  1. 材料

    • 玉米淀粉(Cornstarch)
    • 一个大碗或容器

  2. 步骤

    • 在碗中加入大约 1 杯玉米淀粉。
    • 慢慢加入大约 1/2 杯水,边加水边搅拌。
    • 继续加入水,直到混合物的质地变得像糊状。你可以通过调整水的量来控制混合物的稠度。

  3. 测试

    • 用手触摸混合物。快速地敲击或压迫它,它会像固体一样反应。
    • 慢慢地用手指移动它时,它又会变得像液体一样流动。这是因为玉米淀粉和水的混合物具有非牛顿流体的特性。

为什么会这样?

  这种混合物在受到快速力时表现得像固体,但在缓慢施加力时,像液体一样流动。这是因为玉米淀粉颗粒在水中并没有完全溶解,而是形成悬浮液。当你施加压力时,玉米淀粉颗粒会互相挤压,增加流体的粘性;而在没有施加外力时,颗粒之间的接触减少,流体表现为流动的液体。

其他非牛顿流体的制作方法:

  • 番茄酱:剪切稀化流体,当你挤压瓶子时,番茄酱流动性较差,但当你用力震动瓶子时,它的流动性就变得更好。
  • 牙膏:也是一种非牛顿流体,其粘度随施加的剪切力变化。

  通过这些方法,你可以直观地观察和感受非牛顿流体的特性,实验也十分有趣!