Н.О. Армяков г.о. Отрадный ГБПОУ «Отрадненский нефтяной техникум» Руководитель: Ю.В. Морозова, преподаватель ИССЛЕДОВАНИЕ НЕНЬЮТОНОВСКОЙ ЖИДКОСТИ …материал, который обладает удивительными свойствами: при малых нагрузках он мягкий и эластичный, а при больших – становится твердым и очень упругим. Актуальность исследования: 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. Цель исследования: получить неньютоновскую жидкость и изучить ее физические свойства. Задачи исследования: 1. Собрать теоретический материал о неньютоновской жидкости. 2. Опытным путём получить неньютоновскую жидкость, изучить ее физические свойства. 3. Выяснить область применения неньютоновской жидкости. 4. Сделать выводы. Объект исследования: неньютоновская жидкость. Предмет исследования: свойства неньютоновской жидкости. Гипотеза исследования: если знать свойства неньютоновской жидкости, то можно найти ей применение в разных областях. Что такое жидкость? 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. Ньютоновская и неньютоновская жидкости К ньютоновским относятся однородные жидкости - 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). Но в не все в нашем мире так просто, есть особые жидкости, которые ведут себя немного странно - НЕНьютоновские жидкости. Еще в конце 17-го века великий физик Ньютон обратил внимание на то, что грести веслами быстро гораздо тяжелее, нежели делать это медленно. [3, c. 101] И тогда он сформулировал закон: «Вязкость жидкости усиливается пропорционально силе воздействия на нее». К неньютоновским жидкостям можно отнести буровые растворы, сточные грязи, масляные краски, зубную пасту, кровь, жидкое мыло и др. [2, c. 114] Получение неньютоновской жидкости Цель: получить неньютоновскую жидкость и проверить, как она ведёт себя в обычных условиях. Оборудование: вода, крахмал, емкость. Ход работы: 1. В емкости смешиваем воду и крахмал в пропорции 2 к 3 в пользу крахмала. 2. Постепенно мешать, пока не получится однородная масса. Неньютоновская жидкость готова! Изучение некоторых свойств неньютоновской жидкости Цель: исследовать свойства изготовленной неньютоновской жидкости. Опыт № 1. 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. Опыт № 2. 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. Опыт № 3. Кроме того, можно засунуть руку в жидкость и резко сжать пальцы. Можно почувствовать, как между пальцами образовалась твёрдая прослойка Опыт № 4. Или ещё один эксперимент — сунуть руку в этот "кисель" и резко попытаться её вытянуть. Большая вероятность, что ёмкость поднимется вслед за рукой. Опыт № 5. Когда быстро воздействовать на жидкость, катать как бы шарик из воды, то он получится на самом деле, благодаря неньютоновской жидкости. Вывод: Если на них воздействовать резко, сильно, быстро - они проявляют свойства, близкие к свойствам твердых тел, а при медленном воздействии становится жидкостью. Применение неньютоновской жидкости Неньютоновские жидкости нашли свое применение в разных областях нашей жизни. В мире как ни странно очень популярны данные жидкости. При исследовании неньютоновских жидкостей в первую очередь изучают их вязкость, знания о вязкости. 1. В строительстве и технике: малярные краски, смазочные материалы для двигателей и механизмов, моторные масла является неньютоновскими жидкостями. 2. Военное применение: неньютоновская жидкость в состоянии обеспечить, защиту от пробивной силы высокоскоростных средств поражения, хорошо рассеивая ударную волну по большой площади, поэтому такие жидкости используют в изготовлении брони и бронежилетов. 3. В косметологии: для изготовления разных масел, тонального крема, блеска для губ, лака для ногтей. 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. 4. В кулинарии: использование сливочного масла, маргарина, майонеза. Чтобы улучшить оформление блюд, сделать еду более аппетитной и чтобы ее было легче есть, в кулинарии используют вязкие продукты питания. [2, c. 212] Использование неньютоновской жидкости при ремонте автодорог К сожалению, у неньютоновской жидкости есть существенный недостаток: жидкость утрачивает свои свойства, когда из нее испаряется вода. Свойства жидкости сохраняются 2-5 дней в зависимости от температуры окружающей среды. Таким образом, чем ниже температура окружающей среды, тем медленнее испаряется вода и тем дольше сохраняются свойства неньютоновской жидкости. Эту особенность необходимо учитывать при временной ликвидации ям на дорогах. Проблемы ям на дорогах характерны для многих областей. Особенно проблема становится заметна весной – после таяния снега. Существует огромное количество сайтов и страниц в социальных сетях, в которых автовладельцы жалуются на качество дорог. Но главное не жаловаться, а оперативно решать проблему. Но не всегда проблема может быть решена оперативно: весной, когда снег сошел не полностью, в небольших населенных пунктах, или в случаях не основных дорог, дворов, или в случае большого количества ям в разных районах города. Можно предложить латать дорожное покрытие водонепроницаемыми мешками, наполненными неньютоновской жидкостью. Когда на неё не действуют внешние силы, она течёт, как жидкость, когда же ей приходится иметь дело с телом большой массы (или движущимся на значительной скорости) – превращается в нечто твёрдое. Такой способ отличается главным свойством – дешевизной. В такой «дорожной заплатке» нечему ломаться, а распределение нагрузки на подстилающую поверхность стремится к идеальному (даже лучше, чем в обычном асфальте) и максимально близко к распределению в жидкостях. Дождь не размоет эту заплатку, поскольку она в водонепроницаемом мешке. И колёса машины, естественно, ничего не смогут сделать: от мешка-заплатки нельзя отделить ни частички. [5, c. 64] В мире много удивительных веществ, и неньютоновская жидкость – яркий этому пример. В результате исследования получены представления о некоторых свойствах неньютоновской жидкости, а именно о том, что она может вести себя и как жидкость, и как твердое тело. Оказывается, такие жидкости встречаются повсюду и области их применения довольно широки. Гипотеза исследования подтвердилась. Если знать свойства неньютоновской жидкости, то можно найти ей широкое применение в повседневной жизни человека от борьбы с терроризмом и ремонта дорог до развивающих детских игрушек, средств релаксации, расслабления. Возможно, наукой еще не полностью изучены свойства неньютоновской жидкости, и она имеет огромный потенциал занять важную ступень в разработках промышленности, науки. Список использованных источников 1. Детская энциклопедия для среднего и старшего возраста, т.3 Вещество и энергия, – 3-е изд., М.: Педагогика, 2017 2. Уокер Дж. Физический фейерверк: - 2-е изд. Пер.с англ./ Под ред. И.Ш. Слободецкого. – М.: Мир, 1998. 3. Уилкинсон У.Л., Неньютоновские жидкости, пер. с англ., М., Издательство: Мир , 2011 4. Шаповалов В.М.. Валковые течения неньютоновских жидкостей. М.: Педагогика, 2015 5. Энциклопедический словарь юного физика /Сост. В.А. Чуянов. – 2-е изд., испр. и доп.- М.: Педагогика, 2018. – 336с.
