Какой крахмал нужен для ньютоновской жидкости

Как сделать неньютоновскую жидкость

Любите экспериментировать и изучать физические свойства различных веществ? Тогда неньютоновская жидкость порадует всех членов семьи, так как дети от неё приходят в восторг, хотя и взрослые тоже.

Эта субстанция, в зависимости от воздействия на неё, может быть в одном случае жидкой, в другом — твёрдой. В этой статье вы узнаете, как сделать неньютоновскую жидкость дома и какие занимательные эксперименты с ней можно ставить.

Что такое неньютоновская жидкость

Что же это за чудо-жидкость такая? С ньютоновской всё понятно: это любая жидкость, подчиняющаяся физическим законам Ньютона. А вот с неньютоновской – другая история. Как ни парадоксально это звучит, но открытие подобных жидкостей произошло благодаря работам Исаака Ньютона. Ученый заметил, что при уменьшении скорости механического воздействия на жидкости их сопротивление снижается, а впоследствии были обнаружены смеси, странное поведение которых не совсем вписывается в физические законы. Им и дали название неньютоновские.

[su_note note_color=»#e2f8fb» radius=»4″]Неньютоновская жидкость — вещество, которое при ударе, быстром сдавливании или попытке выплеснуть её из ёмкости затвердевает, а при медленном переливании или плавном опускании в неё разных предметов – остаётся жидкой.[/su_note]

Достигается этот эффект из-за особенного физического строения вещества: молекулы здесь крупные и в спокойном состоянии имеют жидкую структуру. Но как только на вещество начинает действовать механическая сила с ускорением, расстояние между молекулами резко сокращается и субстанция становится твёрдой.

Как сделать неньютоновскую жидкость своими руками

Приготовить её можно легко в домашних условиях, рецепт простой и понятный. Для изготовления Вам понадобится:

• Крахмал, лучше кукурузный, но подойдёт и картофельный, 1 кг
• Вода 500 г.
• Глубокая миска или другая ёмкость для смешивания.
• Краситель по желанию.

Если хотите получить больше неньютоновской жидкости, то просто возьмите большее количество крахмала, главное чтобы соотношение к воде было 2:1, то есть на два стакана крахмала один стакан воды. А при игре с детьми краситель желательно использовать пищевой, так как малыши любят пробовать всё на вкус.

Для начала в миску насыпьте крахмал, затем, постепенно добавляя воду, перемешивайте до получения однородной массы, по консистенции схожей с киселём. Мешать можно руками или ложкой. Добавьте краситель. Когда Вы почувствуете, что смесь стала достаточно густой и вязкой, а при надавливании на её поверхность ложкой или пальцем, твердеет – она готова.

Опыты и игры с неньютоновской жидкостью

• Учитывая необычные свойства приготовленной жидкости, даже простые действия с ней дают интересный эффект. Например, можно делать из неё комочки, которые после прекращения раскатывания будут становиться снова жидкими. Или плавно опустить в неё руки и попробовать резко выдернуть, жидкость затвердеет, и сделать это не получится.

• Попытка выплеснуть её из емкости тоже не увенчается успехом, так как она просто останется на месте. Из этого можно даже фокус сделать: сначала показать какая она жидкая в миске, а потом якобы выплеснуть на пол и посмотреть на удивленные лица зрителей.
• Можно еще сделать маленький бассейн, в котором ребенок будет ходить или топать игрушкой как по столу, но когда остановится и отпустит игрушку – она утонет, как в простой воде.
• Если в доме есть хорошие колонки, положите на них клеенку и сверху налейте немного жидкости. Включите музыку и увидите так называемый эффект «прыгающих червячков».
• Можно попробовать забить гвоздь или саморез молотком, и посмотреть как это не получится сделать.

• Под воздействием температуры тоже можно наблюдать разные эффекты. Если разогреть неньютоновскую жидкость в микроволновке, она приобретет форму яйца – с «желтком» в середине и «белком» по краям. А при заморозке в холодильнике на её поверхности образуются рисунки, похожие на узоры инея на окнах зимой.

Существенный плюс игр с неньютоновской жидкостью, приготовленной из крахмала, состоит в том, что её легко убирать с любых поверхностей, и она абсолютно безопасна и безвредна. Пробуйте, экспериментируйте, и, наверняка, Вы будете впечатлены этой простой и одновременно такой необычной субстанцией.

Неньютоновская жидкость: как сделать

Если бежать по мокрому песку у моря, ступни ног слегка погружаются в песок. При неспешной прогулке по тому же маршруту песок засасывает ноги. Это феномен неньютоновской жидкости, которая может быть и вязкой, и жидкой одновременно. Ее можно сделать дома и проводить с ней занимательные эксперименты.

Что такое неньютоновская жидкость, ее свойства

Чтобы узнать, что это такое, вначале разберемся с жидкостью ньютоновской. Из названия становится понятно, что она подчиняется законам физики. По определению « Энциклопедии физики и техники », вязкость такой жидкости зависит только от температуры, давления и химического состава (если есть какие-то примеси). Другие внешние воздействия ее свойств не меняют. Типичный пример — вода.

Неньютоновская жидкость, наоборот, обходит некоторые законы физики. Ее вязкость зависит от скорости тока жидкости, объясняет « Энциклопедии физики и техники ». По структуре неньютоновская жидкость очень неоднородна и состоит из крупных молекул. Даже в состоянии покоя они трутся друг о друга. При высокой скорости трение возрастает, и жидкость превращается в твердое тело.

Различие между этими жидкостями легко доказать экспериментально. Если перевернуть чашку с водой, то вода из нее выльется вне зависимости от того, наклонять чашку медленно или быстро.

Мокрый песок у кромки моря — пример неньютоновской жидкости: Pixabay

При медленном перевороте чашки с неньютоновской жидкостью последняя будет медленно стекать. Но если перевернуть чашку резко, ничего не прольется. Это объясняется тем, что при высокой скорости движения неньютоновской жидкости ее вязкость значительно увеличивается вплоть до превращения в твердое тело. Примеры такой жидкости:

• растворы полимеров;
• желатиновый раствор;
• масляная краска;
• смесь крахмала и воды;
• зыбучие пески;
• игрушка «лизун».

В спокойном состоянии это жидкая масса, но чем большее усилие к ней прикладывать, тем более твердой она становится. Но не все неньютоновские жидкости ведут себя одинаково, если прикладывать к ним усилие. Некоторые, как отмечает портал Science Learning Hub, могут становиться более текучими. Например, загустевший мед при помешивании становится жидким.

Свойства неньютоновской жидкости настолько важны для человечества, что их изучением занимается отдельная наука — реология (наука о деформациях и текучести вещества).

Как сделать неньютоновскую жидкость в домашних условиях

Эта жидкость распространена в быту. Один из самых простых вариантов — смесь крахмала и воды, которая используется для приготовления киселя. Она отлично подойдет для проведения домашних экспериментов и близкого знакомства с интересными свойствами неньютоновской жидкости.

Для приготовления субстанции нужно взять:

• 500 г крахмала (картофельного или кукурузного);
• 500 г воды.

Этого количества будет достаточно для проведения экспериментов одним человеком или двумя. При большем числе экспериментаторов или для большей наглядности массу двух ингредиентов можно увеличить в 2 раза — взять 1 кг крахмала и 1 кг воды. Важно соблюдать пропорцию 1:1. Приготовление неньютоновской жидкости:

1. Возьмите достаточно глубокую и широкую емкость, чтобы в ней уместились все составляющие и туда можно было бы окунуть руки.
2. Насыпьте в посуду крахмал.
3. Добавляйте в крахмал воду, постепенно смешивая ингредиенты, пока не образуется «молочная» жидкость.

Процесс перемешивания ложкой или руками можно доверить детям. От второго варианта они будут в особенном восторге.

Пример неньютоновской жидкости — смесь крахмала и воды: YouTube / Alex Boyko

Когда смесь готова, начинайте экспериментировать, изучая свойства необычной жидкости.

• Попробуйте окунуть в крахмальную жидкость все пальцы. Это можно сделать только при медленном погружении.
• Теперь так же медленно вытяните пальцы. Жидкость останется на них.
• Попытайтесь быстро выдернуть пальцы, погруженные в жидкость. Субстанция поднимется вместе с пальцами и емкостью.
• Попробуйте быстро окунуть пальцы, буквально ударив ними о жидкость. Ничего не получится. Поверхность станет твердой. Если наполнить таким раствором большой резервуар, то по нему можно бегать — ступни не будут погружаться в жидкость.
• Налейте в руку немного крахмального раствора и попытайтесь скатать из него шарик, интенсивно работая пальцами. Пока катаете шарик, он формируется и становится твердым. Но стоит разжать ладонь и перестать воздействовать на него, он растекается лужицей.

Шарик из жидкого крахмального раствора: YouTube / Alex Boyko

Вот такие необычные свойства имеет неньютоновская жидкость. Она может стать твердым телом, по которому можно даже бегать, а потом снова растекаться жидкостью. Подобные опыты увлекают и позволяют весело и с пользой провести время.

Неньютоновская жидкость: подробно как сделать своими руками

Дизайн

Почему неньютоновскую жидкость так назвали

Исаак Ньютон – учёный, физик, который сделал множество научных открытий. Одна из его идей заключалась в изучении свойств жидкостей, а именно – их вязкости. Он предложил формулу, согласно которой консистенция жидкостей не меняется в зависимости от скорости движения.

Какой-то период эта идея была главенствующей в научном мире, пока не нашли такие жидкие субстанции, которые противоречат этой формуле. Тогда произошло разделение всех жидкостей на ньютоновские и неньютоновские. Одни имеют постоянную вязкость, как вода, а другие – изменчивую. Названия произошли от имени учёного.

В неньютоновских жидкостях густота субстанции зависит от возникающего при движении внутреннего трения между частицами. Чем больше скорость, тем выше трение и, соответственно, более густая консистенция. По такому принципу «работает» популярная игрушка для детей HandGum, которую также называют умным пластилином или жвачкой для рук.

Как сделать неньютоновскую жидкость

Самый простой и незамысловатый способ изготовления – воспользоваться помощью крахмала.

Рецепт из крахмала

Наливаем воду в миску. Постепенно насыпаем в неё крахмал Его нужно в 1,5-2 раза больше, чем воды. Постоянно мешаем до однородности, подсыпая крахмал, пока масса не получится густой. Вы можете проверить готовность массы, ударив по ней ладонью. Если ладонь не утонула, значит, готово. А теперь попробуйте аккуратно опустить ладонь в раствор – ага! – ладонь утонула. А если опять резко хлопнуть ней по поверхности, то Вам покажется, что Вы стукнули об плотное тело, а не о жидкость. Вот такая хитрая твёрдо-жидкая масса.

Как мы играли с этой сенсорной массой?

Просто дурачились всей семьёй, опуская руки в массу, плюхая по ней ладонями и тыкая пальцами.

Тыц-тыц, а палец не тонет!

Потом брали в руки, поднимали высоко вверх и смотрели, как она течет кусочками �� То же делали при помощи половника. В результате чего крахмальный раствор капал на скатерть и застывал твердыми крупинками, не впитываясь в ткань.

Сенсорная игра с крахмальной массой

Когда я взяла в кулак немного массы и начала катать, будто кусочек теста, то ощутила, что она стала плотной и запросто формируется в шарик. Как только я остановила ладони, масса быстро стала течь между пальцами.

Катаю шар из крахмальной массы

Попадая на одежду, раствор растекался только через пару секунд.

Мы добавили в массу пищевой краситель и она стала ещё более красивой.

Наигравшись, мы поставили остатки крахмального раствора в холодильник. А на следующий день ещё порисовали ним на подносе.

Рисуем по подносу

Когда ведешь пальцем по подносу, остается красивый развод, а потом он опять затягивается в одну сплошную массу. Рисование у нас было пальцами, ладошками и силиконовой кулинарной кистью.

Ксюша рисует силиконовой кисточкой

А потом малышки порисовали на полу и вдоволь запачкали всё вокруг себя. Благо, отмывается крахмальная масса очень легко, так как по сути она и не впитывается никуда, а просто размазывается по поверхности.

Кстати, это крахмальное вещество является неньютоновской жидкостью. Так что старшим деткам во время игры можно рассказать немного о физике. Такие опыты заинтересуют любого ребенка и привлекут его внимание к науке.

Желаем Вам весёлых открытий и увлекательных экспериментов!

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.

Рецепт « умный пластилин»

Для данного способа вам понадобятся следующие компоненты: клей ПВА, тетрабарат натрия, пищевой краситель.

Берем миску, наливаем клей (примерно 100 грамм), добавляем краситель и смешиваем. Далее вам нужно добавить тетрабарат натрия и перемешивать до тех пор, пока не образуется плотная масса.

Четвертый способ «съедобная ньютоновская жидкость»

Берем кастрюлю, выливаем сгущенку, ставим на медленный огонь, добавляем ложку крахмала, продолжая медленно помешивать. Как только жидкость загустеет, вы сможете добавить пищевой краситель и снова все размешать. Оставьте полученную жидкость на окне для остывания. Будьте аккуратны, так как ньютоновская жидкость может оставлять пятна на одежде и других вещах.

Способы создания ньютоновской жидкости дома

Итак, есть несколько простых способов, чтобы сделать ньютоновскую жидкость:

Вам необходимо смешать крахмал и воду, причем вымешивать такую смесь нужно тщательно, добавляя при этом воду. Если будет мало воды, то такая субстанция долго остается в твердом состоянии, если вы добавляете много воды, то она очень быстро станет жидкой. Бывает и такое, что воды у вас слишком много в миске, тогда нужно подождать немного: крахмал осядет, излишки воды вы можете слить и затем добавить некоторое количество крахмала.

Из полученного материала попробуйте сделать шарик, причем, если вы скатываете его быстро, он становится тверже, если вы делаете это медленно, то он будет растекаться по руке.

Исследуем неньютоновскую жидкость

Для начала можно просто потрогать чудо-жидкость руками. Если медленно зачерпнуть её ладошкой и расставить пальцы, то она начнёт стекать между ними. А если запустить всю кисть в миску, а затем попробовать резко её вытащить, то ничего не получится – рука застрянет.

Здесь как раз можно рассказать детям про болото и зыбучие пески. Трясина затягивает и не даёт резко выбраться по аналогичным причинам, поэтому из неё нужно высвобождаться медленно, постепенно.

Также предложите воспользоваться жидкостью как пластилином. Когда дети начнут лепить комочки, скручивать из субстанции шарики и сгребать её в горсть, они будут ощущать прикосновение твёрдого пластичного вещества. Но как только они остановятся, почувствуют, как жидкость «тает», просачивается сквозь пальцы.

Ещё можно попробовать перелить субстанцию из одной ёмкости в другую, она медленно будет сходить по стенкам. Но если вы решите перевернуть миску быстро, то ни одна капля не упадёт, вещество будто приклеилось ко дну.

Брызг, как у расплескавшейся воды, вы тоже не заметите, но попробовать их получить можно. Для этого нужно резко хлопнуть ладонью по поверхности или кинуть в тарелку шарик. Он просто увязнет, мягко приземлившись, и не оставит никаких всплесков.

Опускаем предметы

Ещё один опыт можно провести с погружением других игрушек. Сперва стоит попробовать покатать по поверхности шарик. Чем быстрее предмет «бегает» по неньютоновской жидкости, тем больше она по своему состоянию напоминает твёрдое вещество. Но как только мячик или игрушка останавливается, то сразу начинает плавно погружаться в крахмальную трясину.

Когда вы понаблюдали за погружением, попробуйте спасти «утопающего». Если потянуть игрушку вверх быстро, то она поднимется вместе с миской. Нужно плавно освобождать её из жидкости, только тогда получится добиться результата.

Неньютоновская жидкость и творчество

Предложите ребёнку порисовать. Но не обычными красками, а разноцветной неньютоновской жидкостью. Для этого добавьте в подготовленную субстанцию гуашь разных цветов. Когда масса получится однородной, её можно руками выливать на лист бумаги, формируя абстрактные узоры.

Добиться ровных линий у вас не получится, но они и не нужны. Пятна могут только отдалённо напоминать предметы, главное в творческом процессе – это воображение. Уже на холсте разноцветную жидкость можно немного передвигать, менять её форму.

В этом видео мы с Мишей покажем, как мы делали неньютоновскую жидкость в домашних условиях.

Покажите детям, что даже чудесам всегда есть объяснение, физическое или химическое! Используйте для занятий веселые и любопытные опыты, развивайте детей через увлекательную науку.

Перейдите на сайт наших партнеров и создателей «Нескучной Лаборатории» и подберите для занятий тематический сборник опытов для детей.

• На сайте уже более 10 пособий с опытами на разные темы, включая игры и квесты.
• В них собраны идеи готовых занятий с детьми от 4 до 10 лет из подручных материалов.
• К каждому опыту есть подробное описание и научное объяснение простыми словами для детей.
• Материалы можно распечатать или скачать, чтобы использовать с любого устройства.

Наука – это весело!

Такой занимательный опыт понравится не только детям, но и взрослым – экспериментировать можно всей семьёй. Игры с неньютоновской жидкостью подходят для ребят с 3-4 лет. Они будут принимать активное участие, развивать свою моторику рук, а также изучать новые, интересные явления. Не откладывайте игры с детьми на потом, отправляйтесь на кухню за крахмалом прямо сейчас!

Любопытные опыты с ньютоновской жидкостью

• Можно скатать шарик, а затем расслабить пальцы и наблюдать как шарик начинает течь сквозь них.
• Поместите любой предмет в жидкость можно руки, а можно к примеру чашку, а затем резко выдерните его и предмет поднимет емкость в воздух вместе с содержимым. Руки там окажутся просто зацементированными.
• Очень интересно наблюдать, как жидкость перетекает из одного блюдца в другое и твердеет.
• По жидкости можно постучать и наблюдать, что жидкость ведет себя как твердый предмет.

Ньютоновская жидкость в качестве игрушки примечательна ещё тем, что она полностью безопасна (в отличии от китайских лизунов). Если ребенок её даже и попробует, (хотя я не думаю, что она ему придется по вкусу), вреда она ему точно не принесет. Зато после игры комната, стол, стул и ванна буквально измазаны белыми пятнами которые к слову, очень легко смываются, как в прочем и руки ребенка!

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.

Видео

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

Неньютоновская жидкость для детей: делаем дома и играем

Дети познают мир эмпирически – через собственный опыт. Поэтому они любят эксперименты. С помощью неньютоновской жидкости в игровой форме можно рассказать ребёнку о физических свойствах разных веществ. Они смогут почувствовать себя настоящими учёными. Расскажем, как приготовить вязкую субстанцию в домашних условиях и какие опыты можно провести с чудо-жидкостью.

Содержание

Физика – это не только сложный школьный предмет для старшеклассников, но и интересные, достаточно простые в реализации опыты для детей. Проводить их можно всей семьёй.

Мы привыкли к тому, что жидкость льётся, как вода. Но неньютоновская жидкость особенная, она может быть тягучей, пластичной или вязкой, в зависимости от того, какое усилие к ней приложено. Состояние вещества зависит от скорости манипуляций. Если плавно наклонить стакан с неньютоновской жидкостью, она начнёт переливаться через край, как сметана. Но если перевернуть стакан быстро, то всё вещество затвердеет и останется на дне.

Лепка неньютоновской жидкости руками способствует развитию сенсорной чувствительности, совершенствованию мелкой моторики. Занятия действуют успокаивающе, снижают возбудимость, тренируют усидчивость и аккуратность. Поэтому мы очень рекомендуем провести эксперимент с ребёнком, а мы расскажем, как это сделать.

Почему неньютоновскую жидкость так назвали

Исаак Ньютон – учёный, физик, который сделал множество научных открытий. Одна из его идей заключалась в изучении свойств жидкостей, а именно – их вязкости. Он предложил формулу, согласно которой консистенция жидкостей не меняется в зависимости от скорости движения.

Какой-то период эта идея была главенствующей в научном мире, пока не нашли такие жидкие субстанции, которые противоречат этой формуле. Тогда произошло разделение всех жидкостей на ньютоновские и неньютоновские. Одни имеют постоянную вязкость, как вода, а другие – изменчивую. Названия произошли от имени учёного.

В неньютоновских жидкостях густота субстанции зависит от возникающего при движении внутреннего трения между частицами. Чем больше скорость, тем выше трение и, соответственно, более густая консистенция. По такому принципу «работает» популярная игрушка для детей HandGum, которую также называют умным пластилином или жвачкой для рук.