非牛顿流体:你柔它也柔,你强它则刚
若需亲手击碎椰果,此举或许颇为棘手,然而有人仅凭一块口香糖便成功裂开了椰果;在古装剧中,我们常目睹“轻功水上漂”的精彩画面,而在现实生活中,也有人成功重现了这一壮举。实际上,这些令人称奇的现象背后,都与一种特殊物质紧密相连——那就是非牛顿流体。
拳头打不穿的液体
将大量淀粉投入一盆清水中,经过充分搅拌,使之充分融合,便会产生一种极其粘稠的液体。随后,若你尝试用拳头猛击这液体,你会发现拳头仿佛击中了固体,被弹了回来。这种液体竟然坚不可摧!这究竟是怎么回事呢?
流动的物体被称为“流体”,然而开yunapp体育官网入口下载手机版,不同种类的流体其黏度各异。科学家依据流体在外力影响下黏度是否发生改变,将流体划分为牛顿流体与不遵循牛顿定律的非牛顿流体。水、酒精等低黏度液体属于牛顿流体,不论如何用手拍打,其黏度均保持不变;然而,淀粉溶液在受到一拳打击后会变得坚硬,其黏度在外力作用下发生了变化,这类液体则属于非牛顿流体。
黏度是衡量流体内部流动阻碍程度的一个指标,其数值越高,流体的流动能力就越差。水的黏度较低,而蜂蜜则相对较稠,因此蜂蜜的黏度高于水。此外,口香糖的黏度更高,导致其流动性更差。
在日常生活中,我们所能遇到的非牛顿流体的种类,其广泛程度甚至超过了牛顿流体。这些非牛顿流体包括各式各样的酱汁、牛奶、面团、琼脂、蜂蜜、炼乳、牙膏、胶水、墨水、油漆,以及存在于大多数生物体内的血液和淋巴液等液体。
奶油“蓬松”的秘密
每次路过蛋糕店,孩子们总会驻足观看烘焙师傅制作蛋糕的过程,只见他们熟练地使用裱花袋,将一个个精致的图案呈现在眼前。尽管裱花袋的开口十分细小,然而挤出的奶油线条却异常粗壮。由于奶油本质上是一种非牛顿流体,其膨胀特性源于非牛顿流体特有的射流胀大效应,流体从管口流出时速度越快,其膨胀程度就越显著;此外,流出的形状与管口形状也会有所差异,例如,若管口为矩形,流出的奶油形状则会变为略微膨胀的椭圆形。
棉花糖的旋转魔法
在街头购买棉花糖时,制糖师傅会手持一根木棍,将其伸入机器的特定凹槽中,随之转动木棍,此时机器中散发出的糖丝便会紧紧缠绕在棍子上,随之糖丝自动攀爬上升,最终形成球状的棉花糖。这一现象同样得益于非牛顿流体的独特性质,即所谓的“爬杆效应”。糖浆与蜂蜜均归类于非牛顿流体范畴。若进行一项实验,取两个碗分别盛装清水与蜂蜜,再用两根筷子分别在小范围内画圈搅拌,观察可得,搅拌过程中,清水中心会形成凹陷,而蜂蜜则会沿着筷子向上爬升。
拉面为何越拉越长
技艺精湛的拉面师傅能够将面团拉伸成极其细长的面条,这得益于非牛顿流体特性中的“无管虹吸”效应。用针筒从水中吸取水时,一旦拔出针筒,水流便会立刻中断;然而,若将水替换为非牛顿流体,液体则不会断裂,而是随针筒一同被带出水面,呈现出条状形态。
只需轻轻倾斜杯身,非牛顿流体便会源源不断流出,直至几乎完全排空。这种现象正是无管虹吸作用的体现。
沼泽为什么越陷越深
人若陷入沼泽开元棋官方正版下载,挣扎只会使其陷得更深。这是因为沼泽属于非牛顿流体,然而与淀粉溶液的情形不同,施加于沼泽的力越大,其黏度却越小,进而使人更容易陷入其中。这种非牛顿流体被称为“假塑性流体”,而淀粉溶液则归类为“胀塑性流体”。番茄酱在经过轻微摇晃后,其流动性会显著增强,这是因为番茄酱同样属于假塑性流体的范畴。类似的流体还包括牙膏、酸奶以及笔芯中使用的墨水等。
非牛顿流体的“黑科技”
一些公司利用非牛顿流体的特性制作高科技产品。
液体防弹衣
波兰某企业运用非牛顿流体的特性研制出一种新型液体防弹装备,当该装备遭受子弹射击时,原本处于流动状态的液体即刻转变为坚硬物质并迅速膨胀,显著提升了对抗子弹冲击的能力。与此同时,随着流体的体积膨胀,子弹的冲击力得以均匀分散。以往的防弹装备即便未能抵挡住子弹的射击,其引发的强烈冲击仍有可能导致严重伤害,然而这款新型的液体防弹产品却能显著降低子弹对人体造成的损害。
液体减速带
众多道路之上,为降低行驶速度,常安装减速带以警示驾驶员减速慢行。车辆驶过减速带时,会带来显著震动;即便对于行驶速度较慢的车辆,尽管震动感不强开yun体育app入口登录,仍会感受到一定的颠簸。于是,西班牙某企业研发了一种基于非牛顿流体的液体减速带。当驾驶者减速至特定速度,车辆驶过时宛如涉水,震动感微乎其微;然而,若车速加快,减速带中的液体便会迅速固化,其效果与传统减速带相似,能引起明显的震动。
玩转非牛顿流体
非牛顿流体的独特性质引发了众多人士的浓厚兴趣,促使他们不断涌现出各式各样的创新思维,进而运用这些流体制造出诸多令人称奇的现象。
有人举办“水上漂”竞技活动,要求志愿者在玉米淀粉制成的液体表面疾走,比拼谁能在不陷落的情况下抵达彼岸;同时,也有人在这液体上尝试后空翻、双人跳绳等动作。
有人将非牛顿流体置于扩音器之上,随后开启扩音器使其产生振动,结果上面的流体竟然呈现出“跳舞”的姿态,且形态不断变化,颇具趣味性。
有人将非牛顿流体充入气球之中,并将气球悬挂起来;随后,他们向气球投掷了一枚铁球,就在气球被击破的瞬间,非牛顿流体仿佛变成了被击碎的固体,碎片四处飞散。