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[科普中國]-神奇的歐不裂(鼻涕蟲)

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神奇的歐不裂(鼻涕蟲)曹廣雪山東省鄒城市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 273500 夏季到海邊旅游,最快樂的事是什么?沖個(gè)海水澡?吃頓海鮮大餐?坐個(gè)皮劃艇沖浪?這都不是科迷的愛好!挖個(gè)坑,用細(xì)沙把腳丫埋起來,然后慢慢地拔出來,體驗(yàn)一下非牛頓流體,才是我們的最愛!非牛頓流體,沒聽說過?你out了。
按照流體力學(xué)的觀點(diǎn),流體可分為理想流體和實(shí)際流體兩大類。理想流體在流動(dòng)時(shí)無阻力,故稱為非粘性流體。實(shí)際流體流動(dòng)時(shí)有阻力即內(nèi)摩擦力(或稱剪切力),故又稱為粘性流體。根據(jù)作用于流體上的剪切應(yīng)力與產(chǎn)生的剪切速率之間的關(guān)系,粘性流體又可分為牛頓流體和非牛頓流體。剛才提到陷入流沙時(shí)為什么很難脫身,流沙是固體還是液體?有可能兩者都是嗎?在今天的實(shí)驗(yàn)中,我們將會(huì)制造一種物體,類似流沙,不過比流沙好玩多了。這種又是液體又是固體的物體呢,有一個(gè)奇怪的名字叫做 Oobleck(毆不裂)。今天我們就來做出這種奇妙的物體。
原料——淀粉。淀粉大量存在于植物的種子和塊根、塊莖中,是植物貯存營養(yǎng)物質(zhì)的主要形式,也是動(dòng)物體攝取的主要營養(yǎng)物質(zhì),主要來自大米、小麥、玉米等糧食和馬鈴薯、地瓜的塊莖;這是學(xué)生生活中最常見的物質(zhì),用它來進(jìn)行實(shí)驗(yàn),成本低廉,卻可以展示實(shí)驗(yàn)的魅力!將淀粉(玉米淀粉最好)和水按照一定比例混合,可以制備出歐不裂(Oobleck),用于展示非牛頓流體。無論放置在容器中、拿在手里,還是置于震動(dòng)的音響上面,可以盡展其婀娜多姿的身材,溫柔無比!
1.1制備歐不裂稱量玉米淀粉和水(水的密度為1g/ml,可以用量筒量取),按照3:2的質(zhì)量比混合均勻。為了美觀,根據(jù)自己的愛好,可以加入不同的色素,以增加趣味性(建議在最后重復(fù)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候進(jìn)行);為了美觀,根據(jù)自己的愛好,可以加入不同的色素,以增加趣味性(建議在最后重復(fù)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候進(jìn)行);
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1.2演示固液態(tài)的轉(zhuǎn)換倒出此制成品約5mL之量于手掌,雙手搓揉即可將原先液態(tài)之制程品搓成丸子狀之固態(tài)小球,停止搓揉后約半秒后該小球?qū)⒀杆?quot;融化"而回到液態(tài),可重復(fù)搓揉動(dòng)作演示此種特殊性質(zhì)。
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1.3進(jìn)行魔術(shù)表演將約30~50mL之制成品放于高腳杯內(nèi),先輕輕傾斜高腳杯給參與者觀看杯內(nèi)部液態(tài)的制成品,然后顛倒高腳杯快速上下?lián)u晃后將杯子回正,此時(shí)杯中之制成品并不會(huì)潑出(也可以接著快速將高腳杯內(nèi)制成品對(duì)觀眾作潑灑動(dòng)作,這種現(xiàn)象可以令參與者印象深刻);[attach]352[/attach][attach]353[/attach]
少量的成品放于高腳杯內(nèi),可以感受一下歐不裂的對(duì)抗性——可以慢慢地插入手指,輕輕地拔出(快速是拔不出來的);快速是插入不進(jìn)去的;若將數(shù)升之制成品放于大型淺盆內(nèi),參與者可以快速跑過淺盆中的制成品而不下沉,若行走速度較慢則會(huì)下陷于制成品中。[attach]354[/attach][attach]355[/attach]1.4舞動(dòng)的精靈將20~30mL之制成品放于朝上之音響喇叭震動(dòng)膜上,開啟一定音量之低頻聲波振動(dòng)即可觀察制成品的扭曲成型變化。婉如跳舞的精靈,隨著音樂的播放而展示其婀娜多姿的舞步。[attach]350[/attach][attach]358[/attach]1.5舞動(dòng)精靈的注意事項(xiàng)①音響震動(dòng)膜上面最好緊貼一層薄塑料膜,可以保護(hù)音響;②歐不裂配上鮮艷的色彩(如藍(lán)色)舞動(dòng)起來更美;③實(shí)驗(yàn)后的歐不裂收集起來加水可以重復(fù)使用。1.6實(shí)驗(yàn)原理按照流體力學(xué)的觀點(diǎn),流體可分為理想流體和實(shí)際流體兩大類。理想流體在流動(dòng)時(shí)無阻力,故稱為非粘性流體。實(shí)際流體流動(dòng)時(shí)有阻力即內(nèi)摩擦力(或稱剪切力),故又稱為粘性流體。根據(jù)作用于流體上的剪切力與產(chǎn)生的剪切速率之間的關(guān)系,粘性流體又可分為牛頓流體和非牛頓流體。上述淀粉與水混合而成的歐不裂為非牛頓流體代表。