非牛顿流体是如何工作的?
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)。
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)
材料:
- 玉米淀粉(Cornstarch)
- 水
- 一个大碗或容器
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。
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!