Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях. Важно знать.

Пасмурная осенняя погода – не повод скучать у окошка или за очередной игрой на ноутбуке. Самое время удивить своих родных домашними экспериментами, один из которых – создание неньютоновской жидкости. В статье мы расскажем об одном из экспериментов занимательной физики.

Что такое неньютоновская жидкость

Неньютоновская жидкость названа в честь знаменитого английского физика Исаака Ньютона. Этот первооткрыватель закона всемирного тяготения известен не только своей любовью к яблокам. Однажды, плавая на лодочке по реке, он заметил, что весла странно себя ведут. Чем с большей силой он греб веслами, тем большее сопротивление оказывала вода. Если же он весла отпускал, греб медленно, то и вода по ним проходила легко.

Так, Исаак Ньютон сформулировал еще один закон физики: «Вязкость жидкости пропорциональна воздействию на нее». Если по воде шлепнуть рукой, то сопротивление воды будет ощутимо. Если же руку просто опустить в воду, то вода практически не сопротивляется.

Но не все жидкости подчиняются этому закону. Некоторые жидкие субстанции, например, слизь, ведут себя так, будто им закон Ньютона не писан. Их и назвали неньютоновскими.

Как сделать неньютоновскую жидкость

Самый простой и незамысловатый способ изготовления – воспользоваться помощью крахмала.

Рецепт с крахмалом

Для этого нам понадобятся:

• крахмал – 2 части;
• вода – 1 часть;
• емкость для смешивания.

В крахмал медленно (главное условие!) добавляем воду комнатной температуры и тщательно размешиваем. По консистенции полученный материал должен напоминать кисель. Чтобы сделать субстанцию цветной, можно добавить пищевой краситель.

Такая неньютоновская жидкость удивит своими свойствами не только детей, но и взрослых.

Вот какие эксперименты можно с ней провести:

• Если положить ладонь на дно чашки с массой, а потом резко вынуть, то велика вероятность, что тарелка поднимется вместе с рукой.
• Если провести по поверхности субстанции руками, она соберется в комочки.
• Если в нее поместить ладонь и резко сжать пальцы, то между пальцами образуется твердая прослойка.
• Из субстанции при быстром взаимодействии можно скатать колобок или трубочку.
• Если переливать вещество из чашки в чашку, то можно заметить, как сверху она льется будто вода, а снизу застывает, будто тесто.

Если крахмала среди домашних припасов нет, можно поэкспериментировать и без него.

Рецепт с клеем ПВА

Для этого рецепта понадобятся следующие ингредиенты:

• три четверти стакана воды и еще половина стакана воды;
• один стакан клея ПВА;
• две столовых ложки буры.

В одной емкости тщательно смешиваем клей ПВА и три четверти стакана воды. В другой емкости смешиваем 2 столовых ложки буры и половину стакана воды. Перемешать до полного растворения буры. Затем соединяем обе жидкости в одну, при необходимости добавляем цветной краситель и снова все тщательно перемешиваем. Полученную субстанцию можно положить в пакет и оставить храниться в холодильнике, а при необходимости снова достать для игр.

«Вкусный» рецепт неньютоновской жидкости

Этому рецепту особенно порадуются детки-сладкоежки.

Банку сгущенки выливаем в кастрюльку и ставим на небольшой огонь на плиту. Добавляем столовую ложку крахмала, помешиваем и варим, пока жидкость не загустеет. В полученную субстанцию также для красоты можно добавить пищевой краситель. После того как масса станет однородной и загустеет, необходимо снять ее с плиты и поставить остужаться. Когда дети вдоволь наиграются с тем, что получилось, сладкое вещество с удивительными свойствами можно будет съесть.

Неньютоновская жидкость в природе и в быту

Самым известным воплощением неньютоновской жидкости в природе являются зыбучие пески. Из-за необычной формы песчинок они обладают свойствами как твердых, так и жидких материй. Поток воды, циркулирующий под зыбучими песками, делает песок рыхлым. Когда человек наступает на него, песчинки перераспределяются, и его начинает засасывать. Чем сильнее человек сопротивляется, тем с большей скоростью он погружается в песок. Единственный способ выбраться – двигаться максимально медленно и плавно. Аналогичными свойствами обладает и болотная трясина, которая погубила немало людей, не знавших о свойствах неньютоновской жидкости.

Самым интересным применением неньютоновской жидкости в быту стала игрушка «Лизун», которая была произведена впервые в 1976 году. Из-за своих удивительных свойств она моментально приобрела необыкновенную популярность. Эластичность, текучесть, способность бесконечно трансформироваться сделали «Лизуна» одним из самых желанных приобретений для детей того времени. Игрушка пользуется спросом и сегодня.

Также неньютоновскую жидкость научились применять в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Свойствами данной субстанции обладают сточные грязи, жидкое мыло, зубная паста.

Что такое ньютоновская жидкость

Ньютоновская жидкость – это текучее вещество, которое, в отличие от своего антагониста, подчиняется закону о вязкости Исаака Ньютона. Каких-то особых рецептов изготовления она не требует. Подобных субстанций вокруг нас множество – вода, растительное масло, молоко, сок. С какой бы силой на них ни воздействовали, перемешивают ли или переливают их, они все равно сохраняют свои жидкие свойства. Такая жидкость не застывает, если ее переливать из кружки в кружку, и не собирается в комочки, если по ней провести рукой.

Видео

Посмотрите, как в домашних условиях сделать неньютоновскую жидкость своими руками.

Поставь лайк, это важно для наших авторов, подпишись на наш канал в Яндекс.Дзен и вступай в группу Вконтакте

С жидкостью мы сталкиваемся ежедневно. Но вы слышали о жидкости, которая становится твердой, если на нее воздействовать? В статье мы расскажем об интересной, неньютоновская жидкости. Подвергаясь физическому, звуковому или механическому воздействию она меняет свойства вязкости и плотности. Если нагрузка небольшая — становится эластичной, при сильной нагрузке твердая и упругая.

Давайте сравним ньютоновскую и неньютоновскую жидкость. Оказывая любое влияние на обычную жидкость, она всегда изменяется. Оказывая воздействие на неньютоновскую — она начнет проявлять свойства твердого тела.

Определение и примеры

Природный пример неньютоновской жидкости — болотные трясины, зыбучие пески, грунтовые плывуны. Ступая в зыбучий песок или в болото, начнешь погружаться под слой песка и воды, но стоит приложить силу и хлопнуть по поверхности рукой, она моментально станет твердой.


Немного истории

Знаменитый физик Исаак Ньютон заметил, что, если плыть по реке и быстро грести веслами – так намного сложнее, нежели, это делать медленно. Эта мысль натолкнула его сформулировать закон, что вязкость жидкости увеличивается пропорционально силы воздействия на нее.

Неньютоновские жидкости, которые вы встречаете каждый день – масляные краски, тушь для ресниц, болото, кровь и многое другое.

Есть раздел в науке, который занимается изучение неньютоновской жидкости – реология. Это раздел в физике, где изучают деформацию и текучесть вещества.

Применение неньютоновских жидкостей

Она применяется во многих сферах деятельности – военные разработки, автопромышленность, косметология, кулинария.

В военном производстве разрабатывают новое поколение бронежилетов. Учеными был создан прототип бронежилета нового поколения. Между слоями жилета используют специальный жидкий состав, которая при ударе распределяется по всему бронежилету.

Если в такой жилет попадет пуля, то она не пробьет его, а застрянет внутри. Также применяется при других разработках, например, инновационный материал, из которого делают снаряжение для горнолыжников. Данный материал приставляет собой отдельные ячейки с жидкой и твердой фазой.

В косметологии используют свойства неньютоновской жидкости, чтобы косметика не растекалась по лицу, а держалась красивым макияжем. Примеры из косметологии – различные крема, тональные основы, туши, блески. К каждому продукту подбираются индивидуальные показатели вязкости.

В автомобильной промышленности тоже используют свойства неньютоновсих жидкостей, например, моторные масла. При работе двигателя они уменьшают свою вязкость в несколько десятков раз.

В качестве примера из кулинарии можно привести кетчуп, майонез, сливочное масло.

Неньютоновские жидкости уже больше 50 лет используют в пожаротушении. Благодаря полимеру длина струи из бронзбойта почти в 2 раза длиннее.

Неньютоновская жидкость применяется во многих производственных процессах нефтепроизводства.

Классификация и свойства

• Дилатантная – при увеличении скорости деформации сдвига увеличивается вязкость.
• Пластичная – в статических условиях показывает свойства твердых предметов. Но когда вы воздействуете на нее – проявляет текучесть.
• Псевдопластичная – когда увеличивается напряжение сдвига, вязкость наоборот становится меньше. Хороший пример — вулканическая лава.

Основные свойства неньютоновскй жидкости:

• Вязкость и плотность зависит от воздействия на нее.
• При воздействии показывает свойства твердых тел.
• Чем меньше скорость тока жидкости, тем выше вязкость.
• Имеют хорошую текучесть и испарение.
• Неоднородна по составу и плохо смешивается.
• У некоторых видов наблюдался магнетизм.

Как сделать неньютоновскую жидкость дома

Сейчас продают готовый набор с домашними опытами для всей семьи. Дальше мы расскажем, как приготовить ее в домашних условиях и какие опыты можно провести. Рецепт неньютоновской жидкости очень прост. Ингредиенты есть в каждом доме. На фото видно, как сделать раствор, и какие опыты провести.

Для неньютоновской жидкости нам понадобиться 2 ингредиента — крахмал и вода в пропорции 1 к 1. Пропорция может быть немного другой — все зависит от крахмала. Если вы будите видеть, что раствор слишком жидкий, добавьте еще крахмал. В миску с водой добавляем крахмал и начинаем размешивать.

Смесь станет густой и мешать ее будет трудно. Можете надавить на поверхность и почувствуете сопротивление. Оставьте раствор в покое и частицы крахмала выпадут на дно. Если вы начнете обратно смешивать, то смесь обратно начнет твердеть. Если размешивать быстро, то вязкость становится выше.

Опыты в домашних условиях

Опыты с ньютоновской жидкостью понравятся не только детям, но и взрослым.

1. Для начала погрузите руку в миску. Зачерпните смесь и дайте ей стечь между пальцами. А теперь погрузить руку в миску и резко сожмите в кулак и попробуйте ее вытащить – ничего не получилось, ваша рука застрянет.
2. Если мы будем быстрыми движениями пальцев сжимать жидкость, она начнет «сопротивляться» и проявлять свойства твердых тел. Если будем медленно воздействовать — ведет себя привычно
3. Попробуйте переливать смесь из одной емкости в другую. Если вы будете делать это медленно, то жидкость будет стекать по стекам в другую миску. Если же вы резко перевернете миску, то ничего из нее не вытечет – субстанция останется на дне.
4. Если бросить в миску со смесью предмет, то привычно всплеска не будет. Наш предмет увязнет. Попробуйте резко достать его из миски — предмет поднимете вместе с миской.
5. С помощью красителей можно сделать смесь разноцветной и использовать как жидкий пластилин – растягивать руками по бумаге образуя различные узоры.
6. Если вы возьмете ее в руки и начнете катать как пластилин, то она станет твердой, но стоит вам остановиться, так в руках будет лужа.
7. Попробуйте нагреть небольшое количество жидкости в микроволновке. В результате получите пластичную жидкую массу.

Делаем всем знакомый из детства лизун или популярный слайм

Все помнят разноцветных лизунов, их можно было разминать руками, они не прилипали к коже и весело стекали по стене. Сделать такой лизун можно дома имея следующие ингредиенты — банка клея пва, понадобиться примерно 100 грамм, стакан воды и тетроборат натрия, который подают в любой аптеке в виде раствора или порошка.

Можно использовать различные пищевые красители, а для декора блестки и косметическую пудру.

В глубокой емкости смешиваем воду, клей и краситель. Аккуратно добавляем столовую ложку тетробората натрия, и все смешиваем. Наша жидкость становится густой и тягучей. Игрушка готова. Для сохранности лизун желательно хранить в закрытых емкостях и не допускать попадания прямых солнечных лучей.

Популярные сегодня слаймы – это тоже пример неньютоновской жидкости. Сделать их тоже легко в домашних условиях.

Как хранить неньютоновскую жидкость

Как только вы оставляете жидкость в покое на несколько часов, она начинает засыхать. Но стоит добавить воды, и вы снова можете проводить опыты всей семьей.

Лучше хранить в закрытой емкости. Если вы наигрались и хотите вылить, то дождитесь ее засыхания и утилизируйте в урну. В канализацию смывать нельзя.

Каждый день мы сталкиваемся с неньютоновской жидкостью. Мы рассказали, как легко из обычного крахмала дома приготовить необычную воду и провести с детьми опыты. А опыты с ней не только веселые, но и помогают легким языком изучать законы физики.

Неньютоновская жидкость полностью не изучена наукой, но ученые уверены, что благодаря ей произойдет прорыв во многих сферах производства.

Исаак Ньютон — ученый, физик, сделавший множество научных открытий. Одной из его идей было изучение свойств жидкостей, а именно их вязкости. Он предложил формулу, согласно которой консистенция жидкостей не меняется в зависимости от скорости движения.

Какое-то время эта идея была доминирующей в научном мире, пока не были обнаружены жидкие вещества, противоречащие этой формуле. Затем произошло разделение всех жидкостей на ньютоновские и неньютоновские. У одних есть постоянная вязкость, как у воды, у других — переменная. Имена происходят от имени ученого.

В неньютоновских жидкостях плотность вещества зависит от внутреннего трения между частицами, возникающего при движении. Чем выше скорость, тем больше трение и, следовательно, тем плотнее консистенция. По такому принципу «работает» популярная детская игрушка HandGum, которую еще называют умным пластилином или жевательной резинкой для рук.

Рецепт неньютоновской жидкости

Для приготовления потребуется взять:

• Кукурузный или картофельный крахмал.
• Чистая вода нормальной комнатной температуры.

Пропорция смешивания 2: 1, то есть на два стакана крахмала нужен один стакан воды. Иногда предлагают более жидкий вариант 1: 1 или 3: 2. Вы можете понаблюдать за своими ощущениями, полученная консистенция должна напоминать сметану.

Емкость для смешивания может быть изготовлена ​​из любого материала. Выбирайте миску такой формы и размера, чтобы она могла проходить через нее обеими руками, т. Е. Не слишком маленькой.

В каком порядке добавляются ингредиенты, значения не имеет. Уже во время смешивания вы и ваш малыш заметите первый любопытный узор. Если сильно мешать составу, крахмал как бы устоит, останутся частички, крупинки, не растворяясь полностью в воде. А если не замешивать тесто, а оставить его на несколько минут в миске, оно станет однородным.

Не используйте ложку, а тем более миксер. Пусть ребенок своими руками перемешает состав. Когда вещество будет готово, приступайте к экспериментам.

Как можно поиграть с неньютоновской жидкостью

Все эксперименты можно проводить дома, не беспокоясь об оставленном беспорядке.

Даже если жидкость разольется, она сразу же затвердеет на полу или ткани, и вам останется только удалить сухие комочки. Поэтому, предлагая детям эксперименты, не беспокойтесь о последствиях.

Исследуем неньютоновскую жидкость

Для начала можно просто потрогать чудо-жидкость руками. Если медленно взять его ладонью и развести пальцами, он начнет течь между ними. А если всю кисть опустить в таз, а потом попытаться резко вытащить, ничего не получится — рука замерзнет.

Здесь вы можете просто рассказать детям о болоте и зыбучих песках. Болото приближается и не дает вам резко выбраться по тем же причинам, поэтому выбираться из него нужно медленно, постепенно.

Также советуем использовать жидкость, например глину. Когда дети начнут лепить комочки, скручивать шарики из вещества и сгребать их в горсть, они почувствуют прикосновение твердого пластичного вещества. Но как только они остановятся, они почувствуют, как жидкость «тает», просачивается между пальцами.

Также можно попробовать перелить вещество из одной емкости в другую, оно будет медленно стекать по стенкам. Но если вы решите быстро перевернуть чашу вверх дном, даже капля не упадет, вещество как бы прилипло ко дну.

Вы не заметите брызг, например брызг воды, но вы можете попытаться их достать. Для этого нужно резко ударить ладонью по поверхности или забросить мяч в тарелку. Он увязнет, ​​мягко приземлится и не оставит брызг.

Опускаем предметы

Еще один эксперимент можно провести с погружением в воду других игрушек. Во-первых, вы должны попробовать катать мяч по поверхности. Чем быстрее объект «бежит» через неньютоновскую жидкость, тем больше он по своему состоянию напоминает твердое тело. Но как только мяч или игрушка останавливаются, сразу же начинает мягко погружаться в крахмалистое болото.

Увидев погружение, попытайтесь спасти утопающего. Если быстро подобрать игрушку, она встанет вместе с миской. Необходимо аккуратно освободить его от жидкости, только тогда можно будет добиться результата.

Неньютоновская жидкость и творчество

Предложите ребенку нарисовать. Но не обычными красками, а разноцветной неньютоновской жидкостью. Для этого в подготовленное вещество добавьте гуашь разного цвета. Когда масса станет однородной, ее можно вручную вылить на лист бумаги, образуя абстрактные узоры.

У вас не получится получить прямые линии, но в них нет необходимости. Точки могут лишь отдаленно напоминать предметы, главное в творческом процессе — воображение. Уже на полотне разноцветную жидкость можно немного сместить, изменить форму.

Такое веселое занятие понравится не только детям, но и взрослым — экспериментировать можно всей семьей. Игры с неньютоновской жидкостью подходят детям в возрасте от 3 до 4 лет. Они примут активное участие, разовьют ручную моторику, а также изучат новые интересные явления. Не откладывайте игру с детьми на потом, идите прямо на кухню за крахмалом!

Где применяют неньютоновские жидкости

Аномальные вещества используются в следующих отраслях:

• В военном деле — производство бронежилетов по технологии «жидкой брони». В месте удара шпатлевка мгновенно затвердевает. В обычных условиях жилет мягкий и эластичный.
• В автомобилестроении. В масла добавляются специальные суспензии для уменьшения трения при высоких оборотах двигателя.
• В нефтяной отрасли. Полимерные добавки используются для снижения коэффициента лобового сопротивления трубопроводов.
• Тушить пожары. В противопожарный раствор добавляют полимеры для увеличения длины трубы.
• В косметической индустрии. В косметику добавляют синтетические ингредиенты, масла, воски для придания вязкости.

Способы создания ньютоновской жидкости дома

Итак, есть несколько простых способов создать ньютоновскую жидкость:

Вам нужно смешать крахмал и воду, при этом такую ​​смесь нужно тщательно вымесить, добавив воды. Если воды мало, такое вещество долго остается твердым, если добавить много воды, оно очень быстро станет жидким. Также бывает, что у вас в миске слишком много воды, поэтому придется немного подождать — осядет крахмал, можно слить лишнюю воду и затем добавить немного крахмала.

Попробуйте сделать из полученного материала шар, и если быстро катать его, он станет тяжелее, если делать медленно, он растечется по руке.

Второй способ или «флаббер обыкновенный»

Налейте 3/4 стакана воды и стакан винилового клея в отдельную миску, тщательно перемешайте эти ингредиенты и переходите к следующему шагу.

В другой миске смешайте полстакана воды и 2 столовые ложки буры. Перемешивайте, пока бура не растворится. Затем соедините два получившихся раствора и перемешайте.

Можно добавить краситель. Далее нужно поместить получившуюся ньютоновскую жидкость в пакет, закрыть и вымешать. Полученное вещество можно хранить в таком виде.

Третий способ « умный пластилин»

Для этого способа потребуются следующие компоненты: виниловый клей, тетрабарат натрия, пищевой краситель.

Берем миску, вливаем клей (примерно 100 грамм), добавляем краситель и перемешиваем. Далее нужно добавить тетрабарат натрия и перемешивать до образования густой массы.

Приготовление жидкости

В миске смешайте 900-граммовую банку кукурузного крахмала (его можно найти в кулинарии в продуктовом магазине) и 2 стакана воды.

Смешивать вручную намного проще. Это грязно и медленно. Возможно, вам потребуется добавить до 1/2 стакана воды, но только понемногу.

Ваша смесь не должна быть густой или водянистой. Вещество должно быть густым, но при этом растворенным.

У вас должна быть возможность схватить кусок и посмотреть, как он вернется в контейнер. Это отличный пример неньютоновских жидкостей.

Неньютоновская жидкость в природе и в быту

Самое известное воплощение неньютоновской жидкости в природе — это зыбучие пески. Благодаря необычной форме песчинок они обладают свойствами как твердых, так и жидких веществ. Поток воды, циркулирующий под зыбучими песками, делает песок хрупким. Когда человек наступает на нас, песчинки перераспределяются и он начинает всасываться. Чем сильнее сопротивляется человек, тем быстрее он проваливается в песок. Единственный выход — двигаться как можно медленнее и плавнее. Болото обладает схожими свойствами, от которых погибли многие люди, не знакомые со свойствами неньютоновской жидкости.

Самым интересным применением неньютоновской жидкости в повседневной жизни стала игрушка «Лизун», впервые выпущенная в 1976 году. Благодаря своим необычным свойствам она сразу же приобрела необычайную популярность. Эластичность, плавность, способность бесконечно трансформироваться сделали «Лизуну» одним из самых желанных приобретений для детей того времени. Игрушка пользуется спросом и сегодня.

Кроме того, они научились использовать неньютоновские жидкости в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Свойствами этого вещества обладают отстой сточных вод, жидкое мыло и зубная паста.

Как сделать неньютоновскую жидкость своими руками

Вы легко можете приготовить его в домашних условиях, рецепт простой и незамедлительный. Для изготовления вам потребуются:

• Крахмал, лучше кукурузный, но картофельный тоже подойдет, 1 кг
• Вода 500 гр.
• Глубокая миска или другая емкость для смешивания.
• Необязательный краситель.

Если хотите получить больше неньютоновской жидкости, просто возьмите побольше крахмала, главное, чтобы соотношение с водой было 2: 1, то есть на два стакана крахмала один стакан воды. А играя с детьми, желательно использовать пищевые красители, так как дети любят все пробовать на вкус.

Для начала всыпаем крахмал в миску, затем, постепенно добавляя воду, перемешиваем до получения однородной массы, похожей по консистенции на желатин. Вы можете перемешивать руками или ложкой. Добавьте краситель. Когда вы чувствуете, что смесь стала достаточно густой и вязкой, и когда вы нажимаете на ее поверхность ложкой или пальцем, она затвердевает: она готова.

Классификация

Выделяют 3 основные группы аномальных веществ.

Вязкие

Не полагайтесь на погоду. Среди них вязкопластики: масляные краски, разновидности макаронных изделий. К псевдопластическим веществам относятся суспензии полимеров, целлюлозы. С небольшим напряжением они текут. Расширитель (раствор крахмала, различные виды клея) загустевает при интенсивном воздействии.

Нереостабильные

Восприимчивы к временному фактору. Простокваша, кефир, майонез, кетчуп теряют вязкость при перемешивании. Их называют тиксотропными. Реопектические вещества со временем загустевают. Это коллоидные растворы, бентонитовые глины.

Вязкоупругие

Под действием силы они текут, затем восстанавливают прежнюю структуру. К ним относятся некоторые виды смол и паст.

Примерами природных неньютоновских жидкостей являются зыбучие пески, болота на болоте и грунтовые зыбучие пески.

Опыты и эксперименты для детей младшего возраста

Пожалуй, ни одно научное шоу для детей сегодня не обходится без неньютоновской жидкости: простые и эффективные эксперименты не требуют больших затрат, и их может поставить любая мама. Все, что вам нужно, это вода и крахмал!

Однажды на таком научном шоу под открытым небом мне даже довелось наблюдать длинную неглубокую яму, заполненную «волшебной» крахмальной смесью: когда в ней был ребенок, он нырял в жидкость, а когда бежал, чудесным образом превращался в твердая поверхность под ногами. Хорошо, если правильно разгоняться!

Как играть с неньютоновской жидкостью?

Вы можете мять его в руках, замечая, как он вдруг становится твердым, но пластичным; лепить фигурки, которые сразу растекаются в лужу. Интересный эффект получается, если попробовать налить неньютоновскую жидкость из чашки в чашку: она течет равномерно, но стоит встряхнуть посуду, как жидкость застывает, как по команде «заморозить!»

Неньютоновская жидкость реагирует не только на механические напряжения, но и, например, на звуковые волны; если у вас достаточно громкий динамик, он будет «танцевать» в ритме музыки, если вы медленно добавите пищевой краситель, эффект будет незабываемым!

Наконец, если вы не против крахмала, можно наполнить ванну неньютоновской жидкостью — не доверху, конечно, всего на 10 сантиметров. Младенцы любят прыгать по твердой поверхности и, останавливаясь, «утонуть» в этом!

Обучение в игровой форме — увлекательное занятие. Неньютоновская жидкость своими руками, опыты с ней — интересная тема для познавательной игры с детьми. Чтобы подготовиться к домашнему эксперименту, изучите научные понятия.

Ньютоновские и неньютоновские жидкости

Перед началом опыта необходимо объяснить ребенку отличия ньютоновской жидкости и неньютоновской жидкости:

• В ньютоновских растворах молекулы движутся согласно физическим законам Ньютона. Вода, спирт, бензин при воздействии извне текут, меняют форму. Их структура сохраняется.
• Неньютоновская субстанция может быть вязкой, текучей или твердой, в зависимости от характера внешней воздействующей силы. Законы Ньютона здесь не работают.

Неньютоновская жидкость простыми словами — промежуточное вещество между текучей субстанцией и твердым телом.

Классификация

Существует 3 основных группы аномальных субстанций.

Вязкие

Не зависят от времени. Среди них выделяют вязкопластичные — масляные краски, разновидности пасты. К псевдопластичным веществам относят суспензии полимеров, целлюлозы. При небольшом напряжении они текут. Дилатантные (раствор крахмала, различные типы клея) при интенсивном воздействии густеют.

Нелинейное неньютоновское вещество — кровь, здесь вязкость определяется фактором скорости.

Нереостабильные

Подвержены временному фактору. Простокваша, кефир, майонез, кетчуп теряют вязкость при взбалтывании. Их называют тиксотропными. Реопектические субстанции со временем уплотняются. Это коллоидные растворы, бентонитовые глины.

Вязкоупругие

Под воздействием силы текут, затем восстанавливают прежнюю структуру. К ним относят некоторые виды смол и тестообразные пасты.

Примеры природных неньютоновских жидкостей — это зыбучие пески, трясина на болоте, грунтовые плывуны.

Свойства

Особенность аномальных субстанций — способность изменять плотность. При механическом воздействии укрепляется связь между молекулами, а жидкость приобретает характеристики твердого тела. Молекулярная формула меняется под влиянием звуковой волны, электромагнитного поля.

Например, интенсивно размешивать густой раствор крахмала тяжело. Снизьте скорость, уменьшите усилия — ложка будет легко передвигаться. Если наполнить крахмальным желе бассейн — по нему можно пробежать, как по земле. Стоит остановиться, и вы провалитесь.

Скорость течения не влияет на плотность воды. Чем быстрее течет мед, сгущенка — тем меньше их вязкость.

Чтобы наглядно изучить свойства, сделайте неньютоновскую жидкость из крахмала.

Где применяют неньютоновские жидкости

Аномальные субстанции используют в таких отраслях:

• В военном деле — производство бронежилетов с технологией «жидкой брони». В месте удара наполнитель мгновенно затвердевает. В обычном состоянии жилет мягкий и эластичный.
• В производстве автомобилей. Специальные суспензии добавляют в масла для снижения трения при высоких оборотах мотора.
• В нефтяной промышленности. Полимерные добавки применяют для уменьшения коэффициента сопротивления в трубопроводах.
• В тушении пожаров. Чтобы увеличить длину струи из брандспойта, в раствор для тушения огня примешивают полимеры.
• В косметической промышленности. Синтетические ингредиенты, масла, воски добавляют в состав косметики, чтобы придать вязкость.

Рецепт неньютоновской жидкости используется в домашней кулинарии. Например, при приготовлении соусов на основе муки, карамели, мармелада.

Как сделать неньютоновскую жидкость своими руками

Занимательные исследования дома с детьми облегчают изучение физики, химии в школе. Неньютоновская жидкость своими руками — интересный и веселый эксперимент.

Рецепт с крахмалом

Хозяйки знают, как приготовить кисель — примерно так же делается и неньютоновская жидкость:

1. Возьмите кукурузный или картофельный крахмал и воду в равных пропорциях.
2. В объемную емкость с теплой водой понемногу засыпайте крахмал, размешивая раствор.
3. Доведите раствор до консистенции, когда перемешивание затруднится.

Объект для изучения готов.

Рецепт с клеем ПВА

Сделать неньютоновскую жидкость без крахмала можно из клея ПВА и буры (тетрабората натрия), взятых в пропорции от 1:1 до 1:4. Пошаговая инструкция:

1. Выдавите в емкость клей.
2. Добавьте раствор тетрабората натрия.
3. Тщательно перемешайте.

Для лучшего результата дайте настояться смеси в герметично закрытой емкости 2 часа.

Игры и опыты с неньютоновской жидкостью для детей

Неньютоновская жидкость своими руками — химический опыт в домашних условиях. Теперь изучите с ребенком физические свойства субстанции из крахмала:

1. Медленно опустите руку в состав — она войдет легко, как в воду.
2. Наотмашь ударьте ладонью по поверхности — рука отскочит, останется сухой.
3. Поручите ребенку размешать субстанцию быстро и медленно, сравнить результат.
4. Попробуйте скатать шарик из крахмальной массы. В движении шар будет твердым, при остановке растечется по ладони.

3 ст. ложки картофельного крахмала, 2 ст. ложки воды, пищевой краситель смешайте до плотной консистенции. Получится детская игрушка «лизун». Перечисленные ингредиенты не вызовут аллергии. «Жвачку для рук» можно обернуть полиэтиленом или поместить в надувной шарик.

Этот рецепт неньютоновской жидкости позволит сделать хендгам без крахмала:

1. По 50 мл воды и клея ПВА тщательно смешать.
2. Добавить в смесь краситель, снова перемешать.
3. Отдельно растворить 20 г соды в воде (50 мл).
4. Постепенно влить содовый раствор в смесь, вымешивая до однородной консистенции.

Недостаток домашних хендгамов — недолговечность. Загрязненного «лизуна» нужно выбросить и сделать новую игрушку.

Как хранить

Домашние составы можно хранить в холодильнике. Постояв, они быстро засыхают. Чтобы восстановить вязкую структуру, добавьте воды.

Уже не первый год российских граждан атакуют продавцы разнообразных устройств, «ионизирующих» воду. Если верить рекламе, то чудо-аппарат, стоимостью от 500 до 2 тысяч долларов, превращает обычную воду в «живую» (или в «щелочную») и «мертвую», которые обладают чудодейственными свойствами. Продавцы обещают излечение всех хронических заболеваний, замедление процессов старения и активизацию обменных процессов. MedAboutMe разбирался, что значат эти сказочные термины и можно ли верить обещаниям светлого будущего.

Ионизированная вода — химический абсурд

В рекламных проспектах часто встречается такой термин, как «ионизированная вода». Но вспомним курс школьной химии. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. И лишь одна из двух миллиардов молекул Н2О диссоциирует, то есть распадается на положительно заряженный ион водорода и отрицательно заряженный гидроксид-ион.

Но, чтобы жидкость можно было назвать ионизированной, она должна содержать большое количество свободных ионов, а в случае чистой воды это нереально. Итак, чистая вода предпочитает существовать в виде молекул, а не ионов. А для проведения электрического тока нужны ионы, потому что электрический ток — это движение заряженных частиц. Но чистая вода — очень слабый электролит, и поэтому практически не проводит электрический ток. И по этим причинам «ионизированной» быть не может ни в каком случае.

Что такое «щелочная вода»?

Чтобы жидкость можно было называть «кислой», она должна содержать больше ионов водорода, чем гидроксид-ионов. А чтобы мы могли говорить о «щелочной» жидкости — ровно наоборот: гидроксид-ионов должно быть больше, чем ионов водорода.

Для определения кислотности и щелочности воды служит шкала рН (от 0 до 14). рН чистой воды — нейтральный и составляет 7. То есть, количество ионов водорода равно количеству гидроксид-ионов. У кислых жидкостей ионов водорода больше, то есть рН меньше 7, и чем он ближе к нулю, тем выше кислотность. У щелочных жидкостей больше гидроксид-ионов и их рН сдвинут от 7 к 14.

Уточним: количество положительных и отрицательных ионов в жидкости одинаково. И чтобы, например, положительных ионов водорода было больше, чем отрицательных гидроксид-ионов, в растворе должны находиться еще какие-то отрицательные ионы. Откуда их взять? Из других химических соединений (солей, кислот, щелочей), причем не из всех, а из тех, что легко диссоциируют, то есть распадаются в воде на отдельные ионы. Например, раствор соляной кислоты HCl дает избыток ионов водорода и поэтому будет кислым, а раствор гидроксида натрия NaOH будет щелочным, потому что дает избыток гидроксид-ионов.

То есть, чистой «щелочной воды» быть не может. Единственный вариант — присутствие других веществ.

«Живая вода» и «мертвая»

А вот электролиз (разложение вещества на составляющие при помощи электротока) обычной воды, взятой из-под крана, например, возможен. И тут появляются люди с чудо-аппаратом, которые утверждают, что их «ионизатор» способен создавать «мертвую воду» (повышенной кислотности) и «живую воду» (с повышенным содержанием гидроксид-ионов). В основе такого устройства — простейший электролизер (аппарат для проведения электролиза): емкость с катодом и анодом и внутренним сосудом. Сосуд отделен от основной емкости пергаментной перегородкой, что позволяет разделять жидкости вокруг катода и анода.

И в какой-то мере эти люди правы: действительно, благодаря тому, что в обычной воде всегда присутствуют соли калия, натрия, магния и кальция, «ионизатор», а точнее, электролизер, успешно разгоняет ионы по электродам.

В результате вокруг катода жидкость подщелачивается и получается так называемый католит — «живая вода». Ее рН может достигать 10-11 единиц. При этом получившийся щелочной раствор активно контактирует с воздухом, точнее — с диоксидом углерода, в результате чего в нем появляются карбонаты и бикарбонаты калия и натрия (растворимые) и карбонаты магния и кальция (нерастворимые). То есть, на выходе мы получаем обычную «минералку», правда, с солями в неизвестной концентрации. Если ее выпить при изжоге — она сработает. Как и любой другой препарат против изжоги или даже обычная сода, растворенная в воде.

Вокруг анода жидкость подкисляется и в результате образуется анолит — «мертвая вода», рН которой может достигать 3-4 единиц. Почему «мертвая» — вопрос к идейным создателям, видимо, кислота в их представлении страшнее щелочи. На аноде в ходе электролиза выделяется чистый хлор, который частично улетучивается, а частично растворяется и образует гипохлорит или хлорноватистую кислоту. То есть, в данном случае мы получаем раствор также хорошо известных веществ, обладающих дезинфицирующим и отбеливающим эффектом. Если этой «мертвой водой» обработать рану, она уничтожит бактерий и будет способствовать ее заживлению. Как и любой медикамент, предназначенный для этих целей.

Единственный вопрос, который возникает в этом случае: зачем платить немалые деньги за «ионизатор», когда минералку можно купить в магазине, а средство от изжоги или для обеззараживания ран — в аптеке? Тем более, что точный состав полученных в «ионизаторе» жидкостей неизвестен, а значит и эффект от их применения будет весьма приблизительный.

Но и тут есть нюанс. А насколько опасно применение таких «живых» и «мертвых» жидкостей? Для ответа следует разобраться, что мы имеем в виду, когда говорим о рН применительно к живому организму.

Здоровье и рН организма

Не существует некоего среднего рН человека. Наши органы и отдельные ткани отличаются по этому показателю. Например, рН желудочного сока — кислый, от 1,8 д 3,0 рН, по сути, это разбавленная соляная кислота. Ткани желудка от нее не страдают, так как защищены специальной пленкой, которая постоянно обновляется и предохраняется их от изъязвлений. При попадании в желудок пищи желудочный сок выделяется более активно, чем в состоянии покоя, но все равно рН желудка всегда остается кислой.

рН крови — один из самых стабильных показателей человеческого организма. В норме он колеблется от 7,35 до 7,42. Артериальная кровь имеет рН 7,4, венозная из-за присутствия в ней углекислоты — 7,35. Это очень важные показатели, при их изменении хотя бы на 0,1 рН развиваются тяжелые патологии. Для поддержания рН крови в норме у организма существует сразу несколько буферных систем: бикарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая, белковая и буферная система эритроцитов. Кроме этого, у организма есть еще мочевыделительная и дыхательная системы, которые тоже участвуют в регуляции рН.

Уровень рН мочи в норме по утрам находится в пределах от 6,0 до 6,4, а по вечерам — от 6,4 до 7,0 и зависит от массы факторов. В отличие от крови, по рН мочи среднестатистического человека без известных хронических заболеваний особо ничего не скажешь без результатов других анализов. Уровень рН слюны в норме также колеблется от 6,4 до 6,8 рН.

При повышенной кислотности (относительно нормы) говорят об ацидозе, а при повышенной щелочности — об алкалозе. Подобные состояния опасны для организма и свидетельствуют о проблемах со здоровьем. Ферменты нашего организма работают в узких границах рН, поэтому любые глобальные его изменения — это гарантированный сбой биохимических процессов.

Вернемся к «щелочной воде»: предположим, что человек выпивает полученный в «ионизаторе» щелочной раствор. Что будет при его попадании в кислую среду желудка? Школьный курс химии гласит: будет реакция нейтрализации с образованием солей и воды — и сдвигом рН к нейтральным показателям. В жизни конечно бывают ситуации, когда кислотность желудочного сока повышена, например, при некоторых формах гастрита, что чревато поражением стенок желудка. И этом случае человека может мучить изжога и иные неприятные ощущения, для лечения которых существует масса проверенных лекарств и народных методов. То есть, мы опять приходим к выводу о бессмысленности приобретения каких-либо специальных устройств для решения давно известных проблем.

Дистиллированная вода: чисто — не всегда хорошо

Кстати, раз уж зашла речь о рН воды, следует отдельно сказать пару слов об идеально чистой воде — без посторонних ионов вообще. Она называется дистиллированной (дистиллят) и бывает только в лабораториях. В реальности вся вода, которой мы пользуемся в быту, представляет собой раствор различных солей — в малой или большой концентрации, но солей, дающих свободные ионы. Больше солей — говорят о «жесткой» воде, меньше солей — о «мягкой». Минеральная вода в магазине, на этикетке которой перечислен длинный список ионов, входящих в ее состав — очень «жесткая» вода. И врачи часто прописывают ее людям с различными заболеваниями кишечного тракта.

Дистиллированная вода — «супермягкая», потому что в ней вообще нет солей, но она совершенно не полезна для организма. Что будет, если живую ткань поместить в раствор с дистиллятом? Дистиллированная вода будет стремиться проникнуть внутрь клеток, где выше концентрация солей — этот процесс называется диффузией. В результате клетки набухнут и лопнут, то есть погибнут.

Организму человека дистиллят очень уж глобального вреда не принесет — исключительно потому, что природа позаботилась о защите нас от наших же глупостей. Но и пользы никакой от дистиллята не будет. А при обезвоживании организма используют физиологический раствор (0,9%-ный раствор NaCl), рН которого составляет от 7,0 до 7,5, именно для того, чтобы быстрее привести организм в норму, не добавляя ему дополнительных проблем.

Выводы

Проверим, что получается по итогам нашего расследования:

• Может ли чистая вода быть ионизированной? — Нет.
• Можно ли ионизировать чистую воду без солей? — Нет.
• Можно ли из чистой воды сделать «щелочную» или «кислую» воду? — Нет.
• Можно ли при помощи «ионизатора» получить щелочной и кислый растворы из обычной воды из-под крана? — Да.
• Обладают ли эти растворы чудодейственным целебным эффектом? — Никаких чудес. Не более, чем прием антацидного препарата или применение банального дезинфицирующего средства из аптеки.

Итак, распространение устройств, позволяющих в домашних условиях получать жидкость с неизвестным составом, и реклама этой жидкости, как обладающей уникальными целебными свойствами, является мошенничеством. Именно поэтому еще в 2011 году Федеральная антимонопольная служба РФ (ФАС) запретила рекламировать прибор «Живица». Увы, на смену ему давно пришли новые устройства, с помощью которых мошенники продолжают обманывать доверчивых граждан.