Ньютонівські та неньютонівські рідини

Навчання в ігровій формі – захоплююче заняття. Неньютонівські рідини своїми руками, досліди з нею – цікава тема для пізнавальної гри з дітьми. Щоб підготуватись до домашнього експерименту, вивчіть наукові поняття.

Ньютонівські та неньютонівські рідини

Перед початком досліду необхідно пояснити дитині відмінності ньютонівської рідини та неньютонівської рідини:

У ньютонівських розчинах молекули рухаються відповідно до фізичних законів Ньютона. Вода, спирт, бензин при дії ззовні течуть, змінюють форму. Їхня структура зберігається.

Неньютонівська субстанція може бути в’язкою, текучою або твердою, залежно від характеру зовнішньої сили, що впливає. Закони Ньютона тут не працюють.

Неньютонівська рідина простими словами – проміжна речовина між текучою субстанцією та твердим тілом.

Класифікація

Існує 3 основні групи аномальних субстанцій.

В’язкі

Чи не залежать від часу. Серед них виділяють в’язкопластичні – олійні фарби, різновиди пасти. До псевдопластичних речовин відносять суспензії полімерів, целюлози. При невеликій напрузі вони течуть. Дилатантні (розчин крохмалю, різні типи клею) при інтенсивному впливі густішають.

Нелінійна неньютонівська речовина – кров, тут в’язкість визначається фактором швидкості.

Нереостабільні

Схильні до тимчасового фактору. Простокваша, кефір, майонез, кетчуп втрачають в’язкість при збовтуванні. Їх називають тиксотропними. Реопектичні субстанції згодом ущільнюються. Це колоїдні розчини, бентонітові глини.

В’язкопружні

Під впливом сили течуть, потім відновлюють колишню структуру. До них відносять деякі види смол та тістоподібні пасти.

Приклади природних неньютонівських рідин – це хиткі піски, трясовина на болоті, ґрунтові пливуни.

Властивості

Особливість аномальних субстанцій – здатність змінювати щільність. При механічному впливі зміцнюється зв’язок між молекулами, а рідина набуває характеристик твердого тіла. Молекулярна формула змінюється під впливом звукової хвилі електромагнітного поля.

Наприклад, інтенсивно розмішувати густий розчин крохмалю важко. Знизьте швидкість, зменшіть зусилля – ложка легко пересуватиметься. Якщо наповнити крохмальним желе басейн — ним можна пробігти, як по землі. Варто зупинитися, і ви провалитеся.

Швидкість течії впливає щільність води. Чим швидше тече мед, згущене молоко — тим менша їхня в’язкість.

Щоб наочно вивчити властивості, зробіть неньютонівську рідину з крохмалю.

Де застосовують неньютонівські рідини.

Аномальні субстанції використовують у таких галузях:

У військовій справі — виробництво бронежилетів із технологією «рідкої броні». У місці удару наповнювач миттєво твердне. У звичайному стані жилет м’який та еластичний.

У виробництві автомобілів. Спеціальні суспензії додають до масла для зниження тертя при високих оборотах двигуна.

У нафтовій промисловості. Полімерні добавки застосовують зменшення коефіцієнта опору в трубопроводах.

У гасінні пожеж. Щоб збільшити довжину струменя з брандспойту, розчин для гасіння вогню домішують полімери.

У косметичній промисловості. Синтетичні інгредієнти, олії, воски додають до складу косметики, щоб надати в’язкості. Рецепт неньютонівської рідини використовується у домашній кулінарії. Наприклад, при приготуванні соусів на основі борошна, карамелі, мармеладу.

Як зробити неньютонівську рідину своїми руками

Цікаві дослідження будинку з дітьми полегшують вивчення фізики, хімії у шкільництві. Неньютонівська рідина своїми руками – цікавий та веселий експеримент.

Рецепт із крохмалем

Хазяйки знають, як приготувати кисіль — приблизно так само робиться і неньютонівська рідина:

Візьміть кукурудзяний або картопляний крохмаль та воду в рівних пропорціях.

В об’ємну ємність із теплою водою потроху засипайте крохмаль, розмішуючи розчин.

Доведіть розчин до консистенції, коли перемішування важко.

Об’єкт вивчення готовий.

Рецепт із клеєм ПВА

Зробити неньютонівську рідину без крохмалю можна з клею ПВА та бури (тетраборату натрію), взятих у пропорції від 1:1 до 1:4. Покрокова інструкція:

Видавіть у ємність клей.

Додайте розчин тетраборату натрію.

Ретельно перемішайте.

Для кращого результату дайте суміші настоятися в герметично закритій ємності 2 години.

Ігри та досліди з неньютонівською рідиною для дітей

Неньютонівська рідина своїми руками – хімічний досвід у домашніх умовах. Тепер вивчіть з дитиною фізичні властивості субстанції з крохмалю:

Повільно опустіть руку до складу – вона увійде легко, як у воду.

На розмах ударіть долонею по поверхні – рука відскочить, залишиться сухою.

Доручіть дитині розмішати субстанцію швидко та повільно, порівняти результат.

Спробуйте скатати кульку з крохмальної маси. У русі куля буде твердою, при зупинці розтече по долоні.

3 ст. ложки картопляного крохмалю, 2 ст. ложки води, харчовий фарбник змішайте до щільної консистенції. Вийде дитяча іграшка «лизун».Перелічені інгредієнти не викликають алергії. «Жуйку для рук» можна обернути поліетиленом або помістити в надувну кульку.

Цей рецепт неньютонівської рідини дозволить зробити хендгам без крохмалю:

• По 50 мл води та клею ПВА ретельно змішати.
• Додати до суміші барвник, знову перемішати.
• Окремо розчинити 20 г соди у питній воді (50 мл).
• Поступово влити содовий розчин суміш, вимішуючи до однорідної консистенції.

Недолік домашніх хендгамів – недовговічність. Забрудненого «лизуна» потрібно викинути та зробити нову іграшку.

Як зберігати

Домашні неньютонівські рідини можна зберігати у холодильнику. Постоявши, вони швидко засихають. Щоб відновити в’язку структуру, додайте води.