неньютоновская жидкость

(1 слайд)

Возможно ли, ходить по воде? С точки зрения физики - нет, но это только в том случае если речь не идет о неньютоновской жидкости. Что это за жидкость и почему по ней можно ходить сейчас попытаемся  выяснить.

(2слайд)

Жидкость окружает везде и всегда. Сами люди состоят из жидкости, вода дает нам жизнь. Но что же такое жидкость, с научной точки зрения жидкость это - одно из агрегатных состояний вещества. Основным свойством жидкости является, то, что она способна менять свою форму под действием механического воздействия.

(3 слайд)

Еще  в конце семнадцатого века, Ньютон обратил внимание, что грести  веслами быстро гораздо тяжелее,  нежели если делать это медленно  и тогда он сформулировал закон,  согласно которому  вязкость жидкости увеличивается  пропорционально  силе воздействия на нее. Это значит, что если максимально увеличить воздействие на воду, а именно делать быстрые шаги, то вязкость жидкости  и ее сопротивление  увеличатся на столько, что вода сможет удержать бегущего человека на поверхности.

(4 слайд)

Какая же скорость для этого должна быть? Такой же вопрос  задавал великий физик Петр Капица своим ученикам на экзаменах. Решение: для человека массой 75 килограммов и 42 размером ступни, получилось около 150 км/ч. Человек так быстро бегать не может. Но жидкость действительно может удержать на поверхности человека, необходимо только изменить ее свойства.

(5 слайд)

Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими.(фоторяд с названиями жидкостей (6-7 слайд)_{+ график вида жидкости}
 Такие жидкости, которые не подчиняются законам Ньютона, логично называются «Неньютоновскими» их вязкость растет на много быстрее, чем увеличивается сила воздействия

Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них физической силой, причем не только механическим воздействие, но и даже звуковыми волнами.

(8-9 слайд)

Актуальность

Читая литературу, мы выяснили, что неньютоновские жидкости по своим свойствам являются аномальными. Актуальность нашего исследования вызвана именно желанием выяснить, в чем же состоит аномальность неньютоновской жидкости, проверить свойства  жидкости на опыте.

Цель работы

 Выяснить особенности и некоторые свойства неньютоновских жидкостей.

 Исходя из этого, были поставлены следующие задачи:

1.      Найти в соответствующей литературе определения и описания неньютоновских жидкостей.

2.      Расширить  знания о физической природе вязкости жидкости.

3.      Описать свойства неньютоновских жидкостей и их отличия от ньютоновских жидкостей.

4.      Выяснить классификацию неньютоновских жидкостей.

5.      Провести экспериментальное исследование некоторых свойств неньютоновских жидкостей с выполнением фотографий и видеосюжетов.

6.       Выявление практической значимости свойств неньютоновской жидкости.

Методы исследования

·         Теоретические исследования с помощью соответствующей литературы и ресурсов Интернет.

·         Сравнительный анализ механических свойств ньютоновских и неньютоновских жидкостей.

·         Экспериментальные исследования свойств неньютоновских жидкостей: водного раствора крахмала.

·         Визуальные наблюдения с последующим выполнением фотографий.

Объект исследования – внутреннее трение (вязкость) жидкости.

Проблемный вопрос, который мы ставим перед собой: может ли человек ходить по поверхности какой- либо жидкости?

Гипотеза исследования: существуют такие жидкости, по поверхности которых человек может ходить, но это жидкости с особыми свойствами,  свойства этих жидкостей отличаются от свойств, например, воды. Если мы сможем определить, от чего зависит вязкость жидкости, то это позволит объяснить аномальные свойства неньютоновской жидкости.

Практическая значимость: Приобретенные знания и навыки могут быть полезны в получении профессии в области медицины, нефтегазовой промышленности, архитектуре, промышленности.

(10 слайд )

Эксперементы

1.      Опыты с крахмальным молочком:

1.      Реактивы: крахмал картофельный, вода.

2.      Посуда: глубокая чашка, металлическая палочка.

Ход работы:

Крахмал насыпали в чашку. Налили небольшое количество воды и размешали с помощью металлической палочки (стеклянная палочка не годится, из-за хрупкости). Соотношение крахмала и воды примерно 1х1. Мешали, пока не получилась однородная жидкая масса.

1)Медленно опустили палец в чашку, при обратном движении он остался покрытым жидкостью.

2) Резко  ударили пальцем по жидкости,  палец остановился именно на поверхности раствора, не проникнув внутрь. Чем быстрее и сильнее пробовать пробить верхнюю «мембрану», тем большее сопротивление получаем  взамен. Если изготовить большой резервуар и заполнить его раствором крахмала, то по поверхности такой жидкости можно ходить!

3) Медленно опустили в жидкость большой и указательный пальцы, затем при  быстром их сжатии, между пальцами получается твердый комочек. Это не крахмал застыл, это неньютоновская жидкость проявляет свои свойства.

4) Окунули в жидкость все пальцы (это оказалось непросто, погружать пришлось медленно), а потом резко дернули пальцы из чашки, пальцы из жидкости не удалость выдернуть, жидкость поднимается вслед за пальцами  вместе с чашкой!

5)  Переливали крахмальный раствор из одной чашки в другую, при этом поднимая повыше, видели, что сверху жидкость льется, а ниже становится тверже, падает комками, которые потом растекаются!

6) Скатывание шариков из водного раствора крахмала

Крахмальный раствор налили в руку, он лежит в ладони лужицей. Быстрыми движениями скатали из раствора шарик. Пока мы будем катать шарик, в руках будет твердый шар из жидкости, причем, чем быстрее и сильнее мы будем на него воздействовать, тем плотнее и тверже будет шарик. Как только мы разожмем руки, твердый до этого времени шар тут же растечется по руке. Связанно это с тем, что, после прекращения воздействия на него, жидкость снова примет свойства жидкой фазы.

7) Воздействие звуком на раствор крахмала. Динамик громкоговорителя расположили горизонтально. На углубление динамика громкоговорителя  постелили полиэтиленовую плёнку. Налили в углубление раствор крахмала. Пустили звук через динамик.

Наблюдали: на гладкой поверхности жидкости появились возмущения, которые изменяли форму и величину в зависимости от громкости и частоты звука.

Вывод из серии опытов: вязкость крахмального раствора (неньютоновской жидкости) зависит от механических воздействий, в том числе и  от вибрационных (звуковых). Чем выше скорость воздействия, тем больше вязкость.

(11 слайд)

Вывод:
Вязкость крахмального раствора зависит от механических воздействий, в том числе и от вибрационных (звуковых).

•      Чем выше скорость воздействия , тем больше вязкость. Две неньютоновские жидкости не могут смешаться при сильном, резком воздействии друг на друга, но смешиваются, как обычные жидкости при слабом воздействии.

•      Две неньютоновские жидкости не могут смешаться при сильном, резком воздействии друг на друга, но смешиваются, как обычные жидкости при слабом воздействии.

(12 лайд)

Заключение

       В результате исследования получено представление о некоторых свойствах неньютоновских жидкостей. Они отличаются от обычных ньютоновских жидкостей видом зависимости вязкости от скорости деформации: у ньютоновских жидкостей она прямо пропорциональная, а у неньютоновских – более сложная, степенная, отсюда и различие в их свойствах. Получено представление о степени распространённости неньютоновских жидкостей: оказывается, такие жидкости встречаются повсюду и области их применения довольно широки.

Получен ответ на  проблемный вопрос, который ставился перед началом выполнения  исследования: человек может ходить по поверхности неньютоновских жидкостей, в частности по поверхности водного раствора крахмала.

Гипотеза исследования подтвердилась: Существуют такие жидкости, по поверхности которых человек может ходить – это неньютоновские жидкости,  это жидкости с особыми свойствами, не такими как у воды.

 Цель работы достигнута: теоретическим и экспериментальным методами исследованы некоторые свойства неньютоновских жидкостей и выяснены их особенности.

(13 слайд)

Применение ( картинки)