Реферат на тему неньютоновские жидкости

Обновлено: 04.07.2024

Кругом огромнейшее множество разнообразных жидкостей. Наша с вами планета на 70 процентов состоит из воды. И в человеке преобладающая часть - жидкость. Все первые простейшие организмы тоже взяли свое начало в жидкости.

Тема неньютоновской жидкости, жидкости, которая так же проявляет и свойства твёрдого вещества, достаточно популярна в нынешнее время, и я тоже решил изучить свойства неньютоновской жидкости.

Цель работы: изучить свойства неньютоновской жидкости.

Узнать, что такое неньютоновская жидкость

Создать неньютоновскую жидкость

Провести опыты с неньютоновской жидкостью

Узнать, где применяется неньютоновская жидкость

Объект исследования: неньютоновская жидкость.

Предмет исследования: свойства неньютоновской жидкости.

Методы работы: Опыты, наблюдения, анализ литературы, практические исследования.

Жидкостей вокруг нас огромное количество, они очень часто используются человеком в повседневности, изучение свойств неньютоновской жидкости проводится ничтожно мало, а вещество, заключающее в себе свойства и жидкости, и твёрдого тела можно использовать во многих областях жизни.

Гипотеза: при увеличении скорости воздействия на неньютоновскую жидкость вещество может проявлять свойства твёрдого вещества.

1. Теория о неньютоновской и ньютоновской жидкостях

1.1.Что такое неньютоновская жидкость?

Жидкости делятся на ньютоновские и неньютоновские.

1.2. Применение неньютоновской жидкости в жизни

Используя информацию из интернета, мне удалось установить, где данная жидкость применяется в повседневности.

Также в жизни примерами неньютоновской жидкости являются растворы полимеров и большинство очень вязких жидкостей. Эти жидкости весьма неоднородны и состоят зачастую из крупных молекул, которые образуют сложные пространственные структуры. Чем быстрее будет происходить внешнее воздействие на такое вещество, тем более вязким оно будет становиться.

Польские ученые использовали неньютоновскую жидкость, чтобы создать самый прочный бронежилет. (Приложение 8). Современные бронежилеты из кевлара останавливают пули, но при этом прогибаются иногда до 4 см в глубину, а это приводит и к переломам. Польские же ученые сделали бронежилет с использованием неньютоновской жидкости, который останавливает пулю, летящую со скоростью до 450 м/с, но при этом прогибается до безопасного 1 см в глубину.

Ученые пока не раскрывают точный состав жидкости, но уверяют, что в таком бронежилете еще и исключается вероятность рикошета пули, так как энергия удара более эффективно рассеивается, а человек из-за этого чувствует меньшее воздействие. Такое изобретение находится еще на стадии доработки, но неньютоновская броня обещает быть относительно легкой и удобной, что еще больше улучшит защиту носящего ее человека.

2.Методика проведённых исследований

2.1. Приготовление неньютоновской жидкости.

Чтобы приготовить неньютоновскую жидкость мне понадобились вода и картофельный крахмал. Их нужно было смешать в равной пропорции 1:1.

2.2. Проведение опытов с неньютоновской жидкостью.

2.2.1. Опыт№1 с резкими движениями внутри жидкости.

Чтобы провести данный опыт и лучше понять свойства данной жидкости, нужно опустить руку в жидкую массу и резко попробовать сжать пальцы внутри нее. Также можно резко попробовать вытащить руку из нее. Главное все это делать быстро. В ходе проведения опыта можно заметить, что при резком воздействии на неньютоновскую жидкость она моментально крепчает. Таким образом, резко сжать внутри нее пальцы не получится, и резко вынуть руку тоже, несмотря на то, что при медленном погружении в нее руки мы чувствовали обыкновенную жидкость.

2.2.2. Опыт№2 с ударом по жидкости.

Итак, при медленном погружении сжатого кулака в неньютоновскую жидкость, она проявляет свойства обычной жидкости, и не оказывает сопротивления. Но если по ней резко ударить, то она мгновенно превратится в более плотное вещество, и, пробить ее не получится.

2.2.3. Опыт№3 с быстрым воздействием на неньютоновскую жидкость.

Я попробовал скатать из данной жидкости шарик, я быстро тёр её в ладонях и из-за этого образовывался небольшой твёрдый шарик, но когда я прекращал воздействовать на нее, шарик моментально растекался у меня в руках. ( Приложение 1, 2)

2.2.4. Опыт№4 с жидкостью и шариками.

При резком броске пластмассового шарика в неньютоновскую жидкость вещество становится твердым, и шарик ударяется о его поверхность, но потом вещество вновь становится жидким, и шарики немного тонут. (Приложение 3, 4)

2.2.5. Опыт№5 с переливанием неньютоновской жидкости.

При переливании неньютоновской жидкости из одного сосуда в другой она вновь проявляет как свойства твердого вещества, так и жидкого. При вытекании жидкости из одного сосуда, как и в момент своего падения, она остается жидкой, но при взаимодействии с поверхностью другого сосуда, или любой другой твердой поверхностью она на секунды столкновения становится твердой, и вновь растекается. (Приложение 5, 6)

Все изложенные выше опыты демонстрируют нам главное свойство неньютоновской жидкости – способность становиться более вязкой и твердой при резком взаимодействии с ней.

1.Неньютоновская жидкость – удивительнейшее вещество, и проведенные мною опыты и изученная информация доказывают это. Наверное, благодаря этому эта удивительная по своим свойствам жидкость и получает широкое распространение.

2.Выдвинутая в начале работы гипотеза о свойствах неньютоновской жидкости доказана с помощью проведенных мною опытов.

Данная работа по изучению неньютоновской жидкости помогла мне удостовериться в том, что не все вещества, находящиеся в одном агрегатном состоянии, проявляют одни и те же свойства. И что даже самое необычное вещество сможет найти себе применение в человеческой повседневности.

Проект представляет собой исследовательскую работу по определению свойств неньютоновских жидкостей и практическому применению этих жидкостей.

У ньютоновских жидкостей (вода, низкомолекулярные органические жидкости, расплавы солей) вязкость не зависит от режима течения. У неньютоновских жидкостей (жидкие полимеры, стёкла, эмульсии) вязкость зависит от режима течения жидкости. Свойства неньютоновских жидкостей изучает реология. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры. Проблемы реологии нужно учитывать при технологии различных производств: композиты, полимеры, глины, силикаты, пищевые продукты (кетчуп, конфеты батончики, масла).

Выявить опыты, в которых наглядно можно увидеть отличие ньютоновских и неньютоновских жидкостей.

Жидкости окружают нас повсюду. Это и вода, и продукты питания. Поэтому изучение свойств жидких веществ и расширение знаний о них всегда будет актуально.

- Изучение теоретических материалов

ЖИДКОСТЬ, НЕ ПОДЧИНЯЮЩАЯСЯ ЗАКОНУ НЬЮТОНА

Вот как вы себе представляете жидкость? Какими свойствами она должна обладать? В первую очередь, наверное, она должна литься, растекаться и так далее, а уж никак не выдерживать вес человека или занимать вертикальное положение, но в не все в нашем мире так просто, есть особые жидкости, которые ведут себя немного странно - НЕНьютоновские жидкости

Нью́тоновская жидкость (названная так в честь Исаака Ньютона ) — вязкая жидкость , подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона , то есть касательное напряжение и градиент скорости в такой жидкости линейно зависимы . Коэффициент пропорциональности между этими величинами известен как вязкость .

Звучит довольно сложно, но будет более понятно, если сказать, что ньютоновская жидкость – это вода, масло и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ, то есть таких, которые сохраняют свое агрегатное состояние, что бы вы с ними не делали (если речь не идет об испарении или замораживании, конечно).

Неньютоновскими, или аномальными, называют жидкости, течение которых не подчиняется закону Ньютона. Таких, аномальных с точки зрения гидравлики, жидкостей немало. Они широко распространены в нефтяной, химической, перерабатывающей и других отраслях промышленности. Если на них воздействовать резко, сильно, быстро - они проявляют свойства, близкие к свойствам твердых тел, а при медленном воздействии становится жидкостью.

К неньютоновским жидкостям можно отнести буровые растворы, сточные грязи, масляные краски, зубную пасту, кровь, жидкое мыло и др.

Зыбучий песок, также как и разные виды так называемых неньютоновских жидкостей, обладает свойствами, характерными как для твердых объектов, так и для обыкновенных жидкостей. Неньютоновские жидкости состоят из мелких частиц, распределенных в жидкости, причем внешне могут напоминать твердые субстанции или гель. В Английском языке, впрочем, такие жидкости принято обозначать как “fluids”, тогда как обыкновенные жидкие вещества названы привычным словом “liquids”.

Зыбучие пески - известный с давних пор пример неньютоновских жидкостей

При изучении данной темы мною также проводились опыты по получению неньютоновской жидкости в домашних условиях. Опишу некоторые из них.

НЕНЬЮТОНОВСКАЯ ЖИДКОСТь ИЗ КРАХМАЛА И ВОДЫ

Для приготовления нам нужны крахмал (картофельный, кукурузный — любой) и вода. Пропорция зависит от качества крахмала и обычно составляет от 1:1 до 1:3 в пользу воды. В результате смешивания мы получаем нечто типа киселя, обладающего интересными свойствами. Так, если в ёмкость со смесью медленно ввести руку, то результат точно такой же, как если бы мы ввели руку в воду. Но если размахнуться как следует и стукнуть по этой смеси, то рука отскочит, как если бы это было твёрдое вещество.

Также если лить такую смесь с достаточной высоты, то в верхней части струи она будет течь, как жидкость. А в нижней — скапливаться комками, как твёрдое вещество. Кроме того, можно засунуть руку в жидкость и резко сжать пальцы. Вы почувствуете, как между пальцами образовалась твёрдая прослойка. Или ещё один эксперимент — сунуть руку в этот "кисель" и резко попытаться её вытянуть. Большая вероятность, что ёмкость поднимется вслед за рукой.

НЕНЬЮТОНОВСКАЯ ЖИДКОСТЬ - СЛАЙМ

Самая первая игрушка-лизун или слайм (slime) была сделана компанией Mattel в 1976 году. Игрушка-Лизун заслужила популярность благодаря своим забавным свойствам – одновременно текучести, эластичности и возможности постоянно трансформироваться. Обладающий свойствами неньютоновской жидкости, игрушка-лизун быстро стала безумно популярной у детей и взрослых. Лизуна можно было купить не везде, но забавную игрушку скоро научились делать в домашних условиях.

Рецепт — как сделать лизуна дома:

Изготовление лизуна своими руками и в домашних условиях отличается от оригинального рецепта. Например, гуаровую камедь приобрести в магазине не так просто, как другие компоненты. Поэтому будем использовать более доступные вещества:

1. Клей ПВА. Белый, желательно свежий клей можно купить в любом канцелярском или строительном магазине. Клея для Лизуна нам понадобится примерно половина обычного стакана, около 100 гр.

2. Вода – самая обычная вода из-под крана. При желании можно взять кипяченую, комнатной температуры. Понадобится немного больше стакана.

3. Тетраборат натрия, боракс или бура. Может быть приобретен в аптеке, в форме 4%-ного раствора.

4. Пищевой краситель или несколько капель зеленки. Оригинальный лизун – зеленый, и зеленка отлично подходит на роль подкрашивающего вещества.

5. Мерный стакан, посуда и палочка для смешивания. В качестве палочки можно взять карандаш, ложку или любой другой подходящий предмет.

Переходим к самому процессу создания лизуна.

- Растворяем столовую ложку боракса в стакане воды.

- Четверть стакана воды и четверть стакана клея превращаем в однородную смесь в другой посуде. При желании туда же добавляем краситель.

- Перемешивая клеевую смесь, постепенно добавляем туда раствор буры, примерно полстакана. Мешаем до получения желеобразной однородной массы.

- Проверяем результат: загустевшая субстанция, собственно, и является игрушкой лизуном. Ее можно выложить на стол, помять и проверить все ее оригинальные свойства.

НЕНЬЮТОНОВСКАЯ ЖИДКОСТЬ – ГОРЯЧИЙ ЛЕД

Ацетат натрия или горячий лед также можно получить в домашних условиях. Это вещество способно быстро кристаллизоваться.

Горячим льдом это называется потому, что при кристаллизации выделяется тепло, а получившееся вещество выглядит как лед.

Следует делать так: смешать 200 мл. уксуса 70% концентрации и 210 грамм соды, подождать пока все прореагирует. Если газ выделяется, значит в растворе соды больше, чем надо. Следует добавлять уксус, пока реакция не прекратится. Затем нужно выпарить всю воду и поставить охлаждаться.

Чтобы горячий лед получился, нужно перед тем, как оставить раствор охлаждаться, проверить, нет ли в нем не растворившихся кристаллов, даже самых маленьких. Если они есть, добавьте аккуратно по каплям воду, пока кристаллы не исчезнут. Советую все проверять перед тем, как ставить в холодильник, эксперимент очень сложный, у меня тоже не получилось с первого раза сделать горячий лёд.

НЕНЬЮТОНОВСКАЯ ЖИДКОСТЬ – ГОРЯЧИЙ ЛЕД

Эксперименты с ферромагнитной жидкостью широко распространены в виде видеороликов в интернете. Дело в том, что данный вид жидкости под действием магнита совершает определенные движения, что делает эксперименты очень зрелищными. Попробуем сделать такую жидкость самостоятельно. Но для начала выясним, что она из себя представляет.

Ферромагнитную жидкость можно изготовить своими руками в домашних условиях. Для этого возьмите масло (подойдет моторное, подсолнечное и прочие), а также тонер для лазерного принтера (субстанция в виде порошка). Теперь смешайте оба ингредиента до консистенции сметаны.

Для того чтобы эффект был максимальным, погрейте получившуюся смесь на водяной бане в течение приблизительно получаса, не забывайте при этом ее помешивать.

Помните, что сильным намагничиванием обладает далеко не каждый тонер, а значит старайтесь выбирать наиболее качественный.

Ферромагнитная жидкость (феррофлюид) – это жидкость, которая сильно поляризуется под воздействием магнитного поля. Проще говоря, если приблизить обычный магнит к этой жидкости, она производит определенные движения, например, становится похожей на ежика, встает горбом и т.д.

ПРИМЕНЕНИЕ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

Применение в косметологии

При исследовании неньютоновских жидкостей в первую очередь изучают их вязкость, знания о вязкости и о том, как ее измерять и поддерживать, помогают и в медицине, и в технике, и в кулинарии, и в производстве косметики. Косметические компании зарабатывают огромную прибыль на том, что смогли найти идеальный баланс вязкости, который нравится покупателям.

Чтобы косметика держалась на коже, ее делают вязкой, будь это жидкий тональный крем, блеск для губ, подводка для глаз, тушь для ресниц, лосьоны, или лак для ногтей. Вязкость для каждого изделия подбирается индивидуально, в зависимости от того, для какой цели оно предназначено. Блеск для губ, например, должен быть достаточно вязким, чтобы долго оставаться на губах, но не слишком вязким, иначе тем, кто им пользуется, будет неприятно ощущать на губах что-то липкое. В массовом производстве косметики используют специальные вещества, называемые модификаторами вязкости. В домашней косметике для тех же целей используют разные масла и воск.

Бутылочки с жидким кремом

В гелях для душа вязкость регулируют для того, чтобы они оставались на теле достаточно долго, чтобы смыть грязь, но не дольше, чем нужно, иначе человек почувствует себя снова грязным. Обычно вязкость готового косметического средства изменяют искусственно, добавляя модификаторы вязкости.

Наибольшая вязкость — у мазей. Вязкость кремов — ниже, а лосьоны — наименее вязкие. Благодаря этому лосьоны ложатся на кожу более тонким слоем, чем мази и кремы, и действуют на кожу освежающе. По сравнению с более вязкой косметикой, их приятно использовать даже летом, хотя втирать их нужно сильнее и чаще приходится наносить повторно, так как они долго не задерживаются на коже. Кремы и мази дольше остаются на коже, чем лосьоны, и сильнее ее увлажняют. Их особенно хорошо использовать зимой, когда в воздухе меньше влаги. В холодную погоду, когда кожа сохнет и трескается, очень помогают такие средства как, например, масло для тела — это что-то среднее между мазью и кремом. Мази намного дольше впитываются и после них кожа остается жирной, но они намного дольше остаются на теле. Поэтому их часто используют в медицине.

От того, понравилась ли вязкость косметического средства покупателю, часто зависит, выберет ли он это средство в будущем. Именно поэтому производители косметики тратят много усилий на то, чтобы получить оптимальную вязкость, которая должна понравиться большинству покупателей. Один и тот же производитель часто выпускает продукт для одних и тех же целей, например гель для душа, в разных вариантах и с разной вязкостью, чтобы у покупателей был выбор. Во время производства строго следуют рецепту, чтобы вязкость соответствовала стандартам.

Применение в кулинарии

Чтобы улучшить оформление блюд, сделать еду более аппетитной и чтобы ее было легче есть, в кулинарии используют вязкие продукты питания.

Продукты с большой вязкостью, например, соусы, очень удобно использовать, чтобы намазывать на другие продукты, как хлеб. Их также используют для того, чтобы удерживать слои продуктов на месте. В бутерброде для этих целей используют масло, маргарин, или майонез — тогда сыр, мясо, рыба или овощи не соскальзывают с хлеба. В салатах, особенно многослойных, также часто используют майонез и другие вязкие соусы, чтобы эти салаты держали форму. Самые известные примеры таких салатов — селедка под шубой и оливье. Если вместо майонеза или другого вязкого соуса использовать оливковое масло, то овощи и другие продукты не будут держать форму.

Вязкие продукты с их способностью удерживать форму используют также для украшения блюд. Например, йогурт или майонез на фотографии не только остаются в той форме, которую им придали, но и поддерживают украшения, которые на них положили.

Применение в медицине

В медицине необходимо уметь определять и контролировать вязкость крови, так как высокая вязкость способствует ряду проблем со здоровьем. По сравнению с кровью нормальной вязкости, густая и вязкая кровь плохо движется по кровеносным сосудам, что ограничивает поступление питательных веществ и кислорода в органы и ткани, и даже в мозг. Если ткани получают недостаточно кислорода, то они отмирают, так что кровь с высокой вязкостью может повредить как ткани, так и внутренние органы. Повреждаются не только части тела, которым нужно больше всего кислорода, но и те, до которых крови дольше всего добираться, то есть, конечности, особенно пальцы рук и ног. При обморожении, например, кровь становится более вязкой, несет недостаточно кислорода в руки и ноги, особенно в ткань пальцев, и в тяжелых случаях происходит отмирание ткани. В такой ситуации пальцы, а иногда и части конечностей приходится ампутировать.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

Новокалитвенская средняя общеобразовательная школа

Россошанского муниципального района

Скибин Илья, ученик 9 класса

МКОУ Новокалитвенская СОШ

Харитонов Вадим, ученик 9 класса

МКОУ Новокалитвенская СОШ

Гиевская Людмила Ивановна

МКОУ Новокалитвенская СОШ

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

3. ПРИМЕНЕНИЕ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

5. ЛИТЕРАТУРА И ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ

…материал, который обладает удивительными

свойствами: при малых нагрузках он мягкий

и эластичный, а при больших – становится

твердым и очень упругим.

Ни один человек не может уйти от реального материального мира, окружающего его и в котором он сам живёт. Природа, быт, техника и всё то, что нас окружает и в нас самих происходит, подчинено единым законам происхождения и развития – законам ФИЗИКИ.

Природа – настоящая физическая лаборатория, в которой человек должен быть активным наблюдателем, творцом, но не рабом природы, неспособным хотя бы приближенно объяснить наблюдаемые им природные явления. С самого рождения каждый человек знакомится с веществами, окружающими его, подрастая, человек начинает отличать разного рода жидкости от газов или твёрдых тел, понимая какие отличительные свойства присущи веществам. В малом возрасте ребёнок не сильно задумывается над этими интересными признаками, не понимает, почему вода - это жидкость, а снег - твёрдое тело… Чем старше становится человек, тем шире становится область его знаний, тем глубже он понимает суть вещей. Так для каждого человека наступает момент, когда под понятием жидкость он будет понимать не просто молоко или же воду, он поймёт, что жидкость, как и любой другой род материи, имеет свою классификацию, основные свойства. Основным свойством жидкости, отличающим её от других агрегатных состояний, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём. Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Жидкости делят на идеальные и реальные. Идеальные - невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью. Реальные - вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений.

Актуальность проекта

Нас окружает огромное количество жидкостей. Жидкость окружает везде и всегда. Сами люди состоят из жидкости, вода дает нам жизнь, из воды мы вышли и к воде всегда возвращаемся. Мы все время сталкиваемся с использованием жидкостей, пьем чай, моем руки, заливаем бензин в автомобиль, наливаем масло на сковороду. Основным свойством жидкости является, то, что она способна менять свою форму под действием механического воздействия.

Но оказалось, что не все жидкости ведут себя привычным образом. Это так называемые неньютоновские жидкости. Мы заинтересовалась необычными свойствами таких жидкостей и провели несколько опытов.

Провести опыты, в которых наглядно можно увидеть некоторые физические свойства неньютоновских жидкостей

Цель проекта:

получить неньютоновскую жидкость:

изучить некоторые физические свойства неньютоновской жидкости

Задача проекта:

Собрать теоретический материал о неньютоновской жидкости

Опытным путём изучить некоторые физические свойства неньютоновских жидкостей (плотность, температура кипения, температура кристаллизации)

Узнать область применения неньютоновских жидкостей

Методы исследования:

Изучение теоретических материалов

Исполнители проекта: учащиеся 9 класса МКОУ Новокалитвенская СОШ.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Жидкость это одно из состояний вещества. Таких состояний три, их еще называют агрегатными, это газ, жидкость и твердое вещество. Так вот жидким вещество называют, если оно обладает свойством неограниченно менять форму под внешним воздействием, сохраняя при этом объём.

Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные - невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью, а объёме под воздействием внешних сил. Реальные - вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений. Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими.

К ньютоновским относятся однородные жидкости. Ньютоновская жидкость – это вода, масло и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ, то есть таких, которые сохраняют свое агрегатное состояние, что бы вы с ними не делали (если речь не идет об испарении или замораживании, конечно).

Другое дело - это неньютоновские жидкости. Их особенность заключена в том, что их текучие свойства колеблются в зависимости от скорости ее тока.

Когда жидкость неоднородна, например, состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры, то при её течении вязкость зависит от градиента скорости. Такие жидкости называют неньютоновскими. Неньютоновскими, или аномальными, называют жидкости, течение которых не подчиняется закону Ньютона. Таких, аномальных с точки зрения гидравлики, жидкостей немало. Они широко распространены в нефтяной, химической, перерабатывающей и других отраслях промышленности.

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 даже звуковыми волнами и электромагнитными полями. Если воздействовать механически на обычную жидкость ,то, чем большее будет воздействие на нее, тем больше будет сдвиг между плоскостями жидкости, иными словами, чем сильнее воздействовать на жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму. Если воздействовать на Неньютоновскую жидкость механическими усилиями, мы получим совершенно другой эффект, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, связь между молекулами жидкости будет усиливаться с увеличением силы воздействия на нее, в следствии мы столкнемся с физическим затруднением сдвинуть слои таких жидкостей. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшение скорости тока жидкости

Экспериментальная часть

В практической части мы провели несколько опытов

Цель: получить неньютоновскую жидкость и проверить, как она ведёт себя в обычных условиях.

Оборудование: вода, крахмал, чаша.

Взяли чашу с водой и крахмал. Смешали в равных долях вещества.

Получилась белая жидкость.

$Описание: Описание: C:\Users\Tatyana\Desktop\DSCF3097.JPG$

Заметили, если мешать быстро, чувствуется сопротивление, а если медленнее то нет. Получившуюся жидкость можно налить в руку и попробовать скатать шарик, при воздействии на жидкость, 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 наш шарик. Как только мы разожмем руки, твердый до этого времени шар тут же растечется по руке. Связанно это будет с тем, что, после прекращения воздействия на него, жидкость снова примет свойства жидкой фазы.

Для изучения свойств мы взяли смесь крахмала с водой, полученную в предыдущем эксперименте, гель для душа и подсолнечное масло.

Цель этого эксперимента : опытным путём определить плотность, температуру кипения и температуру кристаллизации данных жидкостей

$C:\Documents and Settings\admin\Мои документы\Мои рисунки\КОНФЕРЕНЦИЯ\IMG_6828.JPG$
$C:\Documents and Settings\admin\Мои документы\Мои рисунки\КОНФЕРЕНЦИЯ\IMG_6829.JPG$

$C:\Documents and Settings\admin\Мои документы\Мои рисунки\КОНФЕРЕНЦИЯ\IMG_6832.JPG$
$C:\Documents and Settings\admin\Мои документы\Мои рисунки\КОНФЕРЕНЦИЯ\IMG_6834.JPG$

В результате проведённых опытов , мы получили следующие данные

Смесь крахмала с водой

При 63 о жидкость стала твёрдым телом

Не закристаллизировалось, но стало более вязким

Ферромагнитную жидкость можно изготовить своими руками в домашних условиях. Для этого возьмём масло (подойдет моторное, подсолнечное и прочие), а также тонер для лазерного принтера (субстанция в виде порошка). Теперь смешаем оба ингредиента до консистенции сметаны.

Для того чтобы эффект был максимальным, погреем получившуюся смесь на водяной бане в течение приблизительно получаса, не забывая при этом ее помешивать..

Изготовление игрушки - лизуна

Изготовление лизуна своими руками и в домашних условиях отличается от оригинального рецепта. Поэтому будем использовать более доступные вещества:

3. Тетраборат натрия, боракс или бура. Может быть приобретен в аптеке, в форме 4%-ного раствора.

Переходим к самому процессу создания лизуна.

- Растворяем столовую ложку боракса в стакане воды.

ПРИМЕНЕНИЕ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

В мире как ни странно очень популярны данные жидкости. При исследовании неньютоновских жидкостей в первую очередь изучают их вязкость, знания о вязкости и о том, как ее измерять и поддерживать, помогают и в медицине, и в технике, и в кулинарии, и в производстве косметики

Применение в косметологии

Косметические компании зарабатывают огромную прибыль на том, что смогли найти идеальный баланс вязкости, который нравится покупателям.

Бутылочки с жидким кремом

Применение в кулинарии

Применение в медицине

Неньютоновские жидкости используются в автопроме, моторные масла синтетического производства на основе неньютоновских жидкостей уменьшают свою вязкость в несколько десятков раз, при повышении оборотов двигателя, позволяя при этом уменьшить трение в двигатели.

Показать, что в домашних условиях можно сделать неньютоновскую жидкость.Провести эксперименты, демонстрирующие необычные свойства неньютоновской жидкости.Рассказать, где можно использовать свойства таких жидкостей.

Содержимое разработки

Министерство образования и науки РФ

Муниципальное общеобразовательное учреждение

НЕНЬЮТОНОВСКИЕ ЖИДКОСТИ

Реферат с элементами исследования по физике

Выполнил учащийся 7 классаЕмельянов Ярослав

Научный руководитель: учитель математики и физики

Некрасово 2016год

I.Введение Актуальность выбранной темы……………………3

Глава 1. Теоретическое исследование жидкостей

1.1.Можно ли ходить по воде? ……………………………………4

1.2. Характеристика жидкого состояния ………………………..5
1.3. Неньютоновские жидкости …………………………………7

1.4.Кошмар зыбучих песков………………………………………8

1.5. Болото - неньютоновская жидкость………………………. ..10

1.6.Кровь – неньютоновская жидкость…………………………..12

Глава II. Применение неньютоновских жидкостей…………….13

III. Исследовательская часть.

Некоторые свойства неньютоновской жидкости………………..16

IV. Заключение. Практическая значимость работы…………….22

V. Библиографический список …………………………………. 23

I. Введение. Актуальность выбранной темы

Нас окружает огромное количество жидкостей. Сами люди состоят из жидкости, вода дает нам жизнь, из воды мы вышли и к воде всегда возвращаемся. Мы все время сталкиваемся с использованием жидкостей.

Основным свойством жидкости является, то, что она способна менять свою форму под действием механического воздействия.

Но оказалось, что не все жидкости ведут себя привычным образом. Это так называемые неньютоновские жидкости: глинистые растворы, нефтепродукты, растворы полимеров, краски, различные гели, кремы.

Я заинтересовался необычными свойствами таких жидкостей, провёл несколько опытов и решил найти им применение.

Цель проекта

Рассказать о необычных свойствах жидкостей.

Показать, что в домашних условиях можно сделать неньютоновскую жидкость.

Провести эксперименты, демонстрирующие необычные свойства неньютоновской жидкости.

Рассказать, где можно использовать свойства таких жидкостей.

Задачи исследования:

Выяснить классификацию неньютоновских жидкостей.

Описать свойства неньютоновских жидкостей и их отличия от ньютоновских жидкостей.

Провести экспериментальное исследование некоторых свойств неньютоновских жидкостей .

Глава 1.Теоретическое исследование жидкостей.
1.1. Можно ли ходить по воде?

Для этого нужно всего лишь немного изменить состав воды.

1.2. Характеристика жидкости.

Что же такое жидкость? В толковом словаре Ожегова жидкость – это вещество, обладающее свойством течь и принимать форму сосуда, в который она выливается.

Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое.

Физические свойства жидкостей:

Образование свободной поверхности и поверхностное натяжение

Испарение и конденсация

Смешиваемость и другие

Если в движущейся жидкости её вязкость зависит только от её природы и температуры, то такие жидкости называют ньютоновскими. К ним относятся практически все однородные жидкости, в том числе и вода.
Основным свойством жидкостей является текучесть. Если к участку жидкости, находящейся в равновесии, приложить внешнюю силу, то возникает поток частиц жидкости в том направлении, в котором эта сила приложена: жидкость течёт. Таким образом, жидкость не сохраняет форму, а принимает форму сосуда, в котором находится.
Другое важное свойство жидкостей – вязкость. Она определяется, как способность оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. Когда соседние слои частиц (молекул), составляющих жидкость, движутся относительно друг друга, неизбежно происходит столкновение частиц, и возникают силы, затормаживающие их упорядоченное движение. При этом выделяется тепло, что аналогично результату действия сил сухого трения, когда трущиеся поверхности разогреваются. Поэтому вязкость и назвали, по аналогии с твердыми телами, еще силами вязкого трения. Заметность действия сил вязкого трения легко увидеть, размешивая, например, в кастрюле воду. Помешивая ложкой по окружности маленького радиуса, в центре кастрюли, мы замечаем, что сначала вращается лишь центр водяной линзы, а потом, постепенно, во вращение начинают вовлекаться все новые и новые наружные слои жидкости – и они вовлекаются за счет трения слоев молекул воды друг о друга. Чем больше вязкость размешиваемой жидкости – тем больше сил приходится прикладывать к ложке, и тем легче вовлекаются в движение внешние слои. Вязкостью обладают все жидкости. Вязкость стекол высока, если посмотреть, например, на старое оконное стекло, которому уже несколько (минимум пять) десятков лет, то можно заметить, что вверху и внизу стеклянный лист имеет неодинаковую толщину. Это говорит о том, что стекло течет, но очень медленно.

Все обладающие вязкостью жидкости подразделяются на ньютоновские

1.3. Неньютоновские жидкости

Когда жидкость неоднородна, например, состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры, то при её течении вязкость зависит от скоростивоздействия. Такие жидкости называют неньютоновскими. 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. Если воздействовать механически на обычную жидкость, чем сильнее воздействовать на жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму. Если воздействовать на неньютоновскую жидкость механическими усилиями, мы получим совершенно другой эффект, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, связь между молекулами жидкости будет усиливаться с увеличением силы воздействия на нее, в следствии мы столкнемся с физическим затруднением сдвинуть слои таких жидкостей. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшении скорости тока жидкости. Пример - сгущенка, некоторые строительные растворы, мёд. К неньютоновским жидкостям можно отнести буровые растворы, сточные грязи, масляные краски, зубную пасту, кровь, жидкое мыло и др.

1.4. Кошмар зыбучих песков.

Зыбучий песок, пример так называемых неньютоновских жидкостей, обладает свойствами, характерными как для твердых объектов, так и для обыкновенных жидкостей.

Зыбучие пески опасны тем, что они могут засасывать в себя все, что в них попадает. Стань на такой песок - и начнешь тонуть в нем, но если же быстро ударить по зыбучему песку, то он сразу же затвердеет. Место, где притаились зыбучие пески, отличить от обычной твердой почвы довольно трудно. Солнце просушивает верхний слой топкой поверхности, что приводит к образованию тонкого пласта земли, на котором начинает расти трава. Вот так возникает природная ловушка, в которую может попасть любой.
Зыбучие пески чаще всего встречаются в низинах холмистой местности, на берегах морей, рек и озер. Это вроде бы обычный песок. Вода заполняет пространство между песчинками, раздвигая их и уменьшая сцепление между ними, в результате чего песок становится подвижным.
При поднятии подземного водного потока внешний вид песчаной почвы практически не изменяется, зато она становится чрезвычайно опасной. Тот, кто рискует ступить на нее, мгновенно засасывается. Ноги стискивает затвердевшая масса, и вытащить их без посторонней помощи невозможно.

При попытке вынуть ногу появляется разряжение воздуха, с большой силой тянущее ногу вспять. Самое главное при всем этом — не делать резких движений, необходимо попытаться занять как можно огромную площадь. Хотя известно, что зыбучим песок делают вода или сейсмическая активность, природа этого опаснейшего явления до конца не выяснена. Попробуйте взять обычный песок, разбавить его водой (в любой пропорции) и поставить в него ногу. Вы извлечете ее оттуда без особого труда. То же самое и с песком на обычном пляже, периодически заливаемом водой. А между тем расчеты голландского профессора А. Бонна показывают: для того чтобы извлечь ногу из зыбучего песка, требуется приложить усилия, равные усилиям для подъема легкового автомобиля. Такой песок схватывает крепче, чем бетон.

В океанах есть острова, где в зыбучих песках погибают целые корабли, выброшенные бурей на берег.

1.5. Болото- неньютоновская жидкость.

Сколько трагических историй и ужасных легенд связано с болотами! Почему так коварно болото? По некоторым признакам оно напоминает жидкость: по крайней мере оно может течь и в нём можно утонуть. С другой стороны, топь ведёт себя как твёрдое тело — довольно тяжёлые предметы, например камни, способны держаться на её поверхности, несмотря на то что их плотность больше плотности вещества, составляющего болото. Кстати, его плотность превышает плотность воды, а плотность человека и животных близка к ней, поэтому, если бы для болота выполнялся только закон Архимеда, в нём нельзя было бы утонуть.
Всё-таки болото можно считать жидкостью, но особой — вести себя как жидкость трясина начинает только тогда, когда нагрузки превышают некую предельную величину. Поэтому тяжёлый камень не обязательно утонет в болоте: сначала он будет погружаться, но при этом возрастает выталкивающая сила и в какой-то момент может оказаться, что вес камня, скомпенсированный частично силой Архимеда, уже не создаёт нагрузки, большие предельной величины, и возникает состояние недопогружения.
Такое же состояние возникает, когда человек делает первый шаг по трясине. В обычной жидкости нога погружается до тех пор, пока вес всего тела не уравновесится выталкивающей силой (или пока нога не достигнет дна). В болоте же происходит не допогружение — процесс погружения останавливается тогда, когда разница между весом тела и вытесненного вещества болота станет равной величине т. Так болото обманывает человека, завлекая дальше и дальше в глубь трясины. Второй шаг тоже вызовет недопогружение, создавая иллюзию того, что всё в порядке. Она рассеется при попытке вытащить ногу из трясины. Основная проблема в том, что под ногой начнёт образовываться пустота. Обычная жидкость, сразу же следуя за ногой, не позволяет ей возникать, но грязь болота не является обычной жидкостью. В результате разрежённое пространство под ногой создаст дополнительную силу, направленную вниз. (Вспомните, как при ходьбе по неглубокой обычной грязи постоянно хлюпает под ногами — это с шумом всасывается воздух в освобождающееся пространство под поднимаемой ступнёй.) Чтобы преодолеть эту силу, другую ногу придётся погрузить несколько глубже. Каждая следующая попытка освободить ногу или какую-то часть тела из трясины будет вызывать погружение тела в целом.

1.6.Кровь – неньютоновская жидкость.

Кровь – это жидкая среда организма, которая состоит из плазмы и взвешенных в ней клеток – эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Кровь определяет качество процессов, протекающих в органах и тканях. Одним из показателей качества крови является ее вязкость, которая определяется как соотношение между количеством кровяных клеток и объемом плазмы.

Вязкость — это свойство жидкостей или газов оказывать сопротивление перемещению одного слоя относительно другого, определяющееся внутренним трением.

Вязкость крови имеет огромное значение для нормального функционирования организма человека, и в первую очередь для

сердечно- сосудистой системы.

Кровь находится в постоянном движении. По мере увеличения скорости кровотока вязкость крови снижается, а при замедлении — увеличивается. Значение вязкости жидкости играет важную роль. Предположим, что наша кровь слишком густая. Следовательно, может возникнуть тромб и вызвать сердечный приступ или инсульт. Если кровь слишком жидкая, может начаться кровотечение. Врачи должны знать о вязкости крови при выполнении операций.

ГлаваII.Применение неньютоновских жидкостей

Создание футляров для хрупких предметов. Например для очков или телефонов.

В нефтепромышленности:

Двигаясь в трубе, жидкость испытывает силу трения о ее поверхность, в результате чего кинетическая энергия переходит в тепловую. Поэтому

снижение силы трения является важной технической проблемой. Как оказалось, добавление в жидкость малого количества полимера значительно снижает силу трения. Этот эффект используют при перекачке нефти по длинным трубопроводам.

В мореплавании и пожаротушении

В 50-е годы американские пожарные начали добавлять полимерные добавки в жидкость, вытекающую из брандспойта, при этом длина струи увеличивалась в полтора раза. Полимерные добавки в смазывающих материалах повышают ресурсы станков и приборов. Можно увеличивать

скорость судна путем впрыскивания вблизи его носовой части малых количеств полимерного раствора.

В косметологии:

Чтобы косметика держалась на коже, ее делают вязкой, будь это жидкий тональный крем, блеск для губ, подводка для глаз, тушь для ресниц, лосьоны, или лак для ногтей.

Вязкость для каждого изделия подбирается индивидуально, в зависимости от того, для какой цели оно предназначено.

В кулинарии:

Чтобы улучшить оформление блюд, сделать еду более аппетитной и чтобы ее было легче есть, в кулинарии используют вязкие продукты питания. Продукты с большой вязкостью, например, соусы, очень удобно использовать, чтобы намазывать на другие продукты, как хлеб. Их также используют для того, чтобы удерживать слои продуктов на месте. В бутерброде для этих целей используют масло, маргарин, или майонез — тогда сыр, мясо, рыба или овощи не соскальзывают с хлеба. В салатах, особенно многослойных, также часто используют майонез и другие вязкие соусы, чтобы эти салаты держали форму.

Развивающие игрушки.

Управление образования администрации Новосибирского района
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
Новосибирского района Новосибирской области –
Плотниковская средняя общеобразовательная школа № 111

Х научно-практическая конференция школьников
Новосибирского района в 2012 году

Секция естественно-математических наук (физика)

Исследование некоторых свойств
неньютоновскихжидкостей

Автор: Григорович Александр, 10 класс
МБОУ – Плотниковская СОШ № 111

Руководитель:
Лаврентьева Светлана Владимировна,
учитель физики
высшей квалификационной категории

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………………………2
Часть 1.
1. Характеристика жидкого состояния ………………………………………… 4
2. Ньютоновские и неньютоновские жидкости ………………………………6
3. Классификация неньютоновских жидкостей ………………………………. 7
1.4. Применение неньютоновских жидкостей ……………………………………….10

Введение
Данная работа посвященанеобычным жидкостям, тем, которые не изучаются в школьных курсах физики и химии, но которые обладают удивительными свойствами и очень интересны для изучения: при малых нагрузках они мягкие, текучие и эластичные, а при больших – становятся твердыми и очень упругими. Эти жидкости называются неньютоновскими.

Первые работы о свойствах неньютоновских жидкостей появились в 50-х годах прошлого века и былисвязаны с развитием биомеханики, бионики, биогидродинамики, пищевой промышленности. Широкое использование полимерных и нанопорошковых присадок в целом ряде прикладных задач гидродинамики в настоящее время вновь вызвало интерес к неньютоновским жидкостям. Специалисты классической гидромеханики заинтересовались ими главным образом в связи с проблемой уменьшения сопротивления.
Свойства неньютоновскихжидкостей изучает наука реология (от греч. rheos-течение, поток и logos-слово, учение), наука, изучающая деформационные свойства реальных тел, наука о деформациях и текучести вещества. Реология рассматривает действующие на тело механические напряжения и вызываемые ими деформации. Термин "реология" ввёл американский учёный-химик Юджин Бингам. Официально термин "реология" принят на 3-м симпозиуме попластичности (1929, США), однако отдельные положения реологии были установлены задолго до этого.
Реология тесно переплетается с гидромеханикой, теориями упругости, пластичности и ползучести. В основу реологии легли законы Исаака Ньютона о сопротивлении движению вязкой жидкости, уравнения Навье — Стокса для движения несжимаемой вязкой жидкости, работы Дж. Максвелла, У. Томсона и др.Значительный вклад внесён русскими учёными: Д. И. Менделеевым, Н. П. Петровым, Ф. Н. Шведовым и советскими учёными П. А. Ребиндером,
М. П. Воларовичем, Г. В. Виноградовым и др.

С проблемами реологии приходится встречаться в технике при разработке технологии разнообразных производственных процессов, при проектных работах и конструкторских расчётах, относящихся к самым различным материалам: металлам(особенно при высоких температурах), композиционным материалам, полимерным системам (расплавам, растворам, композиционным материалам, резине), нефтепродуктам, глинам и другим грунтам, горным породам, строительным материалам (бетонам, битумам, силикатам и др.), дисперсным системам (пенам, эмульсиям, суспензиям, порошкам, пастам) пищевым продуктам и т.д.[1].

Читайте также: