Môžete, aj keď idete po ulici alebo byte. Bez ohľadu na to, aká sila pôsobí na vodu, maslo alebo mlieko, stále si zachovajú svoj tekutý stav, či už ide o miešanie, nalievanie alebo iný fyzický vplyv.

Ďalšou vecou sú nenewtonské tekutiny. Ich zvláštnosť spočíva v tom, že ich vlastnosti tekutiny kolíšu v závislosti od rýchlosti jej prúdu. Nenewtonská tekutina sa ľahko pripraví zmiešaním vody s jedlým zemiakovým/kukuričným škrobom.

Zdroje:

• nenewtonská tekutina ako vyrobiť

Bežné tekutiny sa šíria, pretekajú a sú ľahko priepustné. Existujú však látky, ktoré dokážu stáť vzpriamene a dokonca uniesť váhu človeka. Nazývajú sa nenewtonské tekutiny.

Existujú emulzie, ktorých viskozita je premenlivá a závisí od rýchlosti deformácie. Mnohé závesy boli vyvinuté s vlastnosťami, ktoré sú v rozpore so zákonmi hydrauliky. Ich použitie sa rozšírilo v chemickom, spracovateľskom, ropnom a iných odvetviach moderného priemyslu.

Patria sem bahno z odpadových vôd, zubná pasta, tekuté mydlo, vrtné kvapaliny atď. Tieto zmesi sú zvyčajne heterogénne. Obsahujú veľké molekuly schopné vytvárať zložité priestorové štruktúry. Výnimkou sú tie, ktoré sa pripravujú na báze zemiakového alebo kukuričného škrobu.

Výroba nenewtonskej tekutiny doma

Na vytvorenie emulzie je potrebná voda. Zvyčajne sa zložky používajú v rovnakých častiach, ale niekedy je pomer 1: 3 v prospech vody. Po zmiešaní sa získa kvapalina, ktorá konzistenciou pripomína želé a má zaujímavé vlastnosti.

Ak pomaly vložíte predmet do nádoby s emulziou, výsledok bude podobný, ako keď vec ponoríte do farby. Dobrým švihom a úderom päsťou do zmesi je možné zaznamenať zmeny v jej vlastnostiach. Ruka sa odrazí, ako keby narazila na pevnú látku.

Emulzia naliata z veľkej výšky sa pri kontakte s povrchom hromadí v hrudkách. Na začiatku prúdu bude prúdiť ako obyčajná kvapalina. Ďalším experimentom je pomaly strčiť ruku do kompozície a prudko stlačiť prsty. Medzi nimi sa vytvorí pevná vrstva.

Kefku môžete položiť do závesu až po zápästie a pokúsiť sa ju prudko vytiahnuť. Je obrovská šanca, že nádoba na emulziu sa zdvihne rukou.

Použitie charakteristík nenewtonskej tekutiny na vytvorenie slizu

Prvý vznikol v roku 1976. Obrovskú obľubu si získal pre svoje nezvyčajné vlastnosti. Sliz bol elastický, tekutý a mal schopnosť neustále sa transformovať. Takéto vlastnosti spôsobili, že dopyt po hračke bol kolosálny aj medzi dospelými.

Quicksand – nenewtonská púštna tekutina

Majú vlastnosti pevných a tekutých telies cez noc kvôli nezvyčajnej konfigurácii zŕn piesku. Prúdenie vody pod pohyblivým pieskom vyšľaháva sypkú vrstvu zrniek piesku, až kým masa cestovateľa, ktorý sa zatúlal ku dnu, nezrúti konštrukciu.

Piesok sa prerozdelí a začne človeka vysávať. Pokusy dostať sa von samy vedú k rednutiu vzduchu, pričom titánska sila ťahá nohy dozadu. Sila potrebná na uvoľnenie končatín je v tomto prípade porovnateľná s hmotnosťou stroja.

Hustota tekutého piesku je väčšia ako hustota podzemnej vody. Ale nedá sa v nich plávať. Vplyvom zvýšenej vlhkosti tvoria zrnká piesku viskózne látky.

Akýkoľvek pokus o pohyb spôsobí silnú reakciu. Hmota piesku pohybujúca sa nízkou rýchlosťou nestihne vyplniť dutinu, ktorá sa tvorí za posunutým predmetom. Vytvára vákuum. V reakcii na náhle pohyby odpruženie stvrdne. Pohyb v pohyblivom piesku je možný len vtedy, ak sa vykonáva veľmi hladko a pomaly.

Newtonovská kvapalina je akákoľvek kvapalina, ktorá má konštantnú viskozitu, nezávislú od vonkajšieho napätia, ktoré na ňu pôsobí. Jedným z príkladov je voda. V prípade nenewtonských kvapalín sa viskozita zmení a priamo závisí od rýchlosti pohybu.

Čo sú newtonské tekutiny?

Príkladmi newtonovských tekutín sú kaše, suspenzie, gély a koloidy. Hlavnou črtou takýchto látok je, že ich viskozita je konštantná a nemení sa vzhľadom na rýchlosť deformácie.

Rýchlosť deformácie je relatívne napätie, ktoré tekutina vyvíja pri pohybe. Väčšina tekutín je newtonovská a platia pre ne Bernoulliho rovnice pre laminárne a turbulentné prúdenie.

Rýchlosť deformácie

Kvapaliny citlivé na strih sú tekutejšie. Rýchlosť šmyku alebo medzera medzi látkou a stenami nádoby spravidla tento parameter veľmi neovplyvňuje a možno ju zanedbať. Hodnota rýchlosti deformácie je známa pre všetky materiály a ide o tabuľkovú hodnotu.

V niektorých prípadoch sa však môže zmeniť. Napríklad, ak je kvapalinou emulzia, ktorá sa aplikuje na fotografický film, potom aj malé nedokonalosti môžu viesť k škvrnám a konečný produkt nebude mať požadované kvality.

Rôzne kvapaliny a ich viskozity

V newtonovských kvapalinách je viskozita nezávislá od šmykovej rýchlosti. U niektorých z nich sa však viskozita mení s časom. To sa prejavuje zmenou tlaku v nádrži alebo potrubí. Takéto kvapaliny sa nazývajú dilatantné alebo tixotropné.

Pre latentné tekutiny sa šmykové napätie vždy zvyšuje, pretože ich viskozita a zvýšenie šmykovej rýchlosti sú vzájomne prepojené. Pre tixotropné kvapaliny sa tieto parametre môžu meniť náhodne. Rýchlosť deformácie sa nemôže rýchlo zvyšovať s klesajúcou viskozitou. Preto sa rýchlosť pohybu častíc hmoty môže zvýšiť, znížiť alebo zostať rovnaká. Všetko závisí od typu kvapaliny. Rýchlosť deformácie má však tendenciu klesať. Znamená to, že

Pre väčšinu kvapalín (voda, organické zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou, pravé roztoky, roztavené kovy a ich soli) závisí koeficient viskozity iba od povahy kvapaliny a teploty. Takéto kvapaliny sa nazývajú newtonovský a sily vnútorného trenia, ktoré v nich vznikajú, sa riadia Newtonovým zákonom (vzorec 11).

Pre niektoré kvapaliny, prevažne vysokomolekulárne (napríklad roztoky polymérov) alebo predstavujúce disperzné systémy (suspenzie a emulzie),  závisí aj od prietokového režimu - tlak a gradient rýchlosti. S ich nárastom klesá viskozita kvapaliny v dôsledku porušenia vnútornej štruktúry prúdu kvapaliny. Ich viskozita je charakterizovaná takzvaným podmieneným viskozitným koeficientom, ktorý sa vzťahuje na určité podmienky prúdenia tekutiny (tlak, rýchlosť). Takéto kvapaliny sa nazývajú štrukturálne viskózne alebo nenewtonovské.

1.4. Prúdenie viskóznej tekutiny. Poiseuilleho vzorec.

Francúzsky lekár a fyzik Poiseuille, ktorý sa zaoberal štúdiom krvného obehu, dospel k potrebe kvantitatívneho opisu procesov prúdenia viskóznej tekutiny vo všeobecnosti. Ním stanovené vzorce pre tento prípad sú dôležité pre pochopenie podstaty hemodynamických javov a ich kvantitatívneho popisu.

Poiseuille zistil, že viskozitu kvapaliny možno určiť z objemu kvapaliny pretekajúcej kapilárou. Táto metóda je použiteľná iba v prípade laminárneho prúdenia tekutiny.

Necháme na koncoch zvislú kapiláru s dĺžkou l a polomer R vytvoril konštantný tlakový rozdiel р. Vyznačme stĺpec kvapaliny vo vnútri kapiláry s polomerom r a výška h. Sila vnútorného trenia pôsobí na bočný povrch tohto stĺpika:

Ryža. 6 Schéma odvodenia Poiseuillovho vzorca.

Ak R 1 a R 2 - tlak na hornú a dolnú časť, potom budú tlakové sily na tieto časti rovnaké:

F 1 = p 1  r 2 a F 2 = p 2  r 2 .

Gravitačná sila je F ťažký = mgh=  r 2 gl.

Pri stabilnom toku tekutiny podľa druhého Newtonovho zákona:

F tr + F tlak + F ťažký =0,

Vzhľadom na to (R 1 -R 2 ) = R,dv rovná sa:

Integrujeme:

Konštantu integrácie nájdeme z podmienky, že pri r= R rýchlosť v=0 (vrstvy susediace priamo s potrubím sú nepohyblivé):

Rýchlosť častíc tekutiny v závislosti od vzdialenosti od osi je:

Objem kvapaliny pretekajúcej cez určitý úsek rúrky v priestore medzi valcovými plochami s polomermi r a r+ DR počas t, sa určuje podľa vzorca dV=2  rdrvt alebo:

Celkový objem kvapaliny pretekajúcej prierezom kapiláry za čas t:

(19)

V prípade, že zanedbáme gravitačnú silu kvapaliny (horizontálnej kapiláry), objem kvapaliny pretekajúcej prierezom kapiláry vyjadrujeme Poiseuillovým vzorcom:

(20)

Vzorec 20 sa dá transformovať: obe časti tohto výrazu vydelíme dobou expirácie t. Vľavo získame objemový prietok kvapaliny Q (objem kvapaliny pretekajúcej sekciou za jednotku času). hodnota 8  l/ 8  R 4 označovať podľa X.. Potom má vzorec 20 tvar:

(21)

V takomto zázname je Poiseuillov vzorec (nazývaný aj Hagen-Poiseuilleova rovnica) podobný Ohmovmu zákonu pre úsek elektrického obvodu.

Analógiu možno nájsť medzi zákonmi hydrodynamiky a zákonmi toku elektrického prúdu cez elektrické obvody. Objemový prietok kvapaliny Q je hydrodynamický analóg sily elektrického prúdu ja Hydrodynamický analóg rozdielu potenciálov  1 -  2 je tlakový rozdiel R 1 - R 2 . Ohmov zákon ja =( 1 -  2 )/R má ako hydrodynamický analóg vzorec 20. Množstvo X predstavuje hydraulický odpor - analóg elektrického odporu R.

Teória elasticity
Tenzor napätia Elasticita pevných látok Plasticita Hookov zákon Reológia Viskoelasticita

Hydrodynamika
Hydrostatika tekutín Hydrodynamika Viskozita Newtonovská tekutina· Nenewtonská kvapalina · Povrchové napätie

Základné rovnice
Rovnica kontinuity Eulerova rovnica Navier-Stokesove rovnice Vortexová rovnica Difúzna rovnica Hookov zákon

Pozri tiež: Portál: Fyzika

Newtonovská tekutina(pomenovaná podľa Isaaca Newtona) je viskózna tekutina, ktorá sa vo svojom toku riadi Newtonovým zákonom viskózneho trenia, to znamená, že tangenciálne napätie a gradient rýchlosti v takejto tekutine sú lineárne závislé. Faktor úmernosti medzi týmito veličinami je známy ako viskozita.

Definícia

Jednoduchá rovnica popisujúca viskózne sily v newtonovskej tekutine, ktoré do značnej miery určujú jej správanie, je založená na šmykovom toku:

$\backslash tau=\backslash mu\backslash frac(\backslash čiastočné\; u)(\backslash čiastočné\; y)$,

• $\backslash tau$- šmykové napätie spôsobené kvapalinou, Pa;
• $\backslash mu$- dynamický koeficient viskozity - koeficient úmernosti, Pa s;
• $\backslash frac(\backslash čiastočné\; u)(\backslash čiastočné\; y)$ je derivácia rýchlosti v smere kolmom na smer šmyku, s −1 .

Táto rovnica sa zvyčajne používa, keď kvapalina prúdi jedným smerom, keď vektor rýchlosti prúdenia možno považovať za ko-smerný (paralelný) vo všetkých bodoch uvažovaného objemu kvapaliny.

Predovšetkým z definície vyplýva, že newtonská tekutina naďalej prúdi, aj keď sú vonkajšie sily veľmi malé, pokiaľ nie sú striktne nulové. Pre newtonovskú kvapalinu viskozita podľa definície závisí iba od teploty a tlaku (a tiež od chemického zloženia, ak kvapalina nie je čistá) a nezávisí od síl, ktoré na ňu pôsobia. Typickou newtonovskou tekutinou je voda.

• $\backslash tau\_(ij)$- šmykové napätie na $i$ strana tekutého prvku dovnútra $j$-tý smer;
• $u\_i$- rýchlosť v $i$-tý smer;
• $x\_j$ - $j$- súradnica smeru.

Ak sa kvapalina neriadi týmito vzťahmi (viskozita sa mení s rýchlosťou prietoku kvapaliny), potom sa nazýva nenewtonská kvapalina, na rozdiel od nej: polymérne roztoky, množstvo tuhých suspenzií a väčšina veľmi viskóznych kvapalín.

Napíšte recenziu na článok "Newtonská tekutina"

Poznámky

pozri tiež

Úryvok charakterizujúci newtonovskú tekutinu

Miloradovič náhle otočil koňa a zastal trochu za panovníkom. Abšerončania, nadšení prítomnosťou panovníka, udatne, svižne odbíjali nohami, prechádzali okolo cisárov a ich sprievodov.
- Chlapci! - kričal Miloradovič silným, sebavedomým a veselým hlasom, zjavne do takej miery vzrušený zvukmi streľby, očakávaním bitky a pohľadom na znamenitých druhov Apsheron, stále ich súdruhov Suvorov, ktorí rýchlo prechádzajú okolo. cisárov, že zabudol na prítomnosť panovníka. - Chlapci, neberiete prvú dedinu! on krical.
- Rád to vyskúšam! kričali vojaci.
Panovníkov kôň sa zľakol nečakaného výkriku. Tento kôň, ktorý niesol suveréna na recenziách v Rusku, tu, na Slavkovskom poli, niesol svojho jazdca, odolával jeho rozptýleným úderom ľavou nohou, upozorňoval jeho uši na zvuky výstrelov, rovnako ako to urobila na Marsovo pole, nechápajúc význam žiadnej z týchto počutých výstrelov, ani okolie čierneho žrebca cisára Franza, ani všetko, čo ten deň povedal, myslel, cítil ten, kto na ňom jazdil.
Panovník sa s úsmevom otočil k jednému zo svojho sprievodu, ukázal na kolegov Absheronov a niečo mu povedal.

Kutuzov v sprievode svojich pobočníkov jazdil tempom za karabinierom.
Keď prešiel pol verst na konci kolóny, zastavil sa v opustenom opustenom dome (pravdepodobne bývalej krčme) neďaleko rázcestia dvoch ciest. Obe cesty klesali z kopca a po oboch pochodovali jednotky.
Hmla sa začala rozchádzať a na neurčito, vo vzdialenosti dvoch verst už bolo vidieť nepriateľské jednotky na protiľahlých kopcoch. Vľavo pod ním sa streľba stala počuteľnejšou. Kutuzov sa prestal s rakúskym generálom rozprávať. Princ Andrei, ktorý stál trochu vzadu, sa na nich zahľadel a chcel požiadať pobočníka o ďalekohľad, obrátil sa k nemu.
"Pozri, pozri," povedal tento pobočník a nepozeral sa na vzdialenú armádu, ale dolu z hory pred sebou. - Sú Francúzi!
Dvaja generáli a adjutanti začali fajku chytať a vyťahovať ju jeden z druhého. Všetky tváre sa zrazu zmenili a na všetkých bolo vidieť zdesenie. Francúzi mali byť dve míle od nás, no zjavili sa zrazu, nečakane pred nami.
- Je to nepriateľ?... Nie!... Áno, pozri, on... pravdepodobne... Čo je toto? bolo počuť hlasy.
Princ Andrey jednoduchým okom uvidel hustý stĺp Francúzov stúpajúci vpravo smerom k Apsheronianom, nie ďalej ako päťsto krokov od miesta, kde stál Kutuzov.
„Je to tu, prišiel rozhodujúci moment! Prišlo to ku mne, “pomyslel si princ Andrei, narazil na koňa a išiel do Kutuzova. "Musíme zastaviť Apsheroňanov," kričal, "Vaša Excelencia!" Ale v tom istom momente bolo všetko zahalené dymom, bolo počuť streľbu z blízka a naivne vystrašený hlas, dva kroky od princa Andreja, zakričal: "No, bratia, sabat!" A ako keby bol tento hlas príkazom. Pri tomto hlase sa všetko rozbehlo.
Zmiešané, stále sa zväčšujúce davy utekali späť na miesto, kde pred piatimi minútami prechádzali vojská okolo cisárov. Bolo nielen ťažké zastaviť tento dav, ale bolo nemožné nepohnúť sa späť spolu s davom.

OTÁZKA:Čo je to nenewtonská tekutina? Ako si ho vyrobiť doma?
ODPOVEĎ: nenewtonská kvapalina nazývaná kvapalina, ktorá mení svoju viskozitu v závislosti od rýchlostného gradientu. Pozostáva z veľkých molekúl, ktoré tvoria zložité nehomogénne priestorové štruktúry. To znamená, že čím rýchlejšie zasiahnete ( použiť vonkajšiu silu) nad povrchom nenewtonskej tekutiny, tým väčšia je jej viskozita.

Ak pomaly ponoríte prsty do nenewtonskej tekutiny, bude stále tekutá ako obyčajná voda, bez toho, aby vám vytvorila nejakú prekážku. Ak sa ale zo všetkých síl pokúsite udrieť na povrch nenewtonskej tekutiny, budete prinajmenšom prekvapení, pretože jej povrch sa v okamihu zmení na elastickú hmotu, ktorá nedovolí vašej ruke, aby sa do nej ponorila!

Ako si vyrobiť doma

Recept je pomerne jednoduchý a lacný: choďte do obchodu a kúpte si obyčajný škrob, postačí akýkoľvek - zemiakový alebo kukuričný. Potom ju zmiešame s vodou v pomere 2:1. To je všetko, nenewtonská tekutina je pripravená! Teraz môžete experimentovať doma.

Zdá sa, že moderné deti už ničím neprekvapí. Newfangled gadgets, hračky s mnohými funkciami sa líšia od tých, ktoré mali ich rodičia v detstve, ako moderná loď z drevenej lode.

Ale v poslednej dobe rodičia venujú čoraz väčšiu pozornosť tomu, čo táto alebo tá hra dáva z hľadiska vývoja. Niektoré z nich vám umožňujú objavovať svet a rozvíjať deti duševne a fyzicky.

A ak sa navyše takáto hra dá urobiť samostatne za účasti dieťaťa, je to obrovské plus. Na internete nájdete veľa takýchto hračiek. Jednou z najjednoduchších a najzaujímavejších je takzvaná nenewtonská tekutina. Ako teda vyrobiť nenewtonskú tekutinu doma a čo je na to potrebné?

Čo je to nenewtonská tekutina

Predtým, ako prejdeme k odpovedi na otázku: „Ako vyrobiť nenewtonskú tekutinu doma vlastnými rukami? - Nebude zbytočné pochopiť, čo to je a ako to funguje.

Nenewtonská tekutina je druh látky, ktorá sa pri rôznych rýchlostiach mechanického pôsobenia na ňu správa odlišne. Ak je rýchlosť vonkajšieho vplyvu na ňu malá, potom vykazuje známky bežnej kvapaliny. A ak naň pôsobí pri vyššej rýchlosti, potom sa svojimi vlastnosťami podobá pevnému telu.

Výhody takejto zábavnej hry zahŕňajú:

• Možnosť a jednoduchosť vlastnej výroby.
• Nízka cena a dostupnosť ingrediencií.
• Vzdelávacie príležitosti pre deti.
• Ekologický (na rozdiel od niektorých plastových hier neobsahuje škodlivé látky a zloženie poznáte vopred).

Zábava a vzdelávanie

Čo môže byť lepšie ako robiť niečo zaujímavé a nezvyčajné so svojím dieťaťom? Okrem toho bude táto lekcia skutočne užitočná nielen pre deti, ale aj pre dospelých. Jednoduchosť toho, ako si doma vyrobiť nenewtonskú tekutinu, vám umožní vytvoriť zaujímavú zábavu za pár minút. Výsledkom je hra, ktorá uchváti celú rodinu. Navyše u detí rozvíja motoriku rúk.

Ak doň rýchlo udriete, bude sa správať ako pevné telo a pocítite jeho pružnosť. Ak do nej pomaly spustíte ruku, nenarazí na žiadnu prekážku a vznikne pocit, že ide o vodu.

Ďalšou pozitívnou stránkou je rozvoj fantázie. Pri rôznych druhoch dopadu na kvapalinu sa správa veľmi zaujímavo. Ak sa nádoba s ním položí na vibrujúci povrch alebo sa jednoducho rýchlo zatrasie, začne nadobúdať veľmi neobvyklé tvary.

Nezabudnite na vzdelávacie výhody. Takáto kvapalina umožňuje v praxi študovať najjednoduchšie základy fyziky – vlastnosti tuhého a tekutého telesa.

Ako vyrobiť nenewtonskú tekutinu doma: dva spôsoby

Zloženie zmesi priamo ovplyvňuje jej vlastnosti. Preto by ste mali vedieť, ako si doma vyrobiť nenewtonskú tekutinu. Recept je veľmi jednoduchý. Má len dve hlavné zložky – vodu a škrob. Poslednou ingredienciou môže byť buď kukurica alebo zemiak. Voda musí byť studená. Všetko je dôkladne premiešané. Všetko je pripravené!

Pre tekutejší stav zmesi sa pomer vody a škrobu odoberá 1: 1. Pre ťažšie - 1:2. Ak chcete, môžete do nej pridať potravinárske farbivo, potom bude zmes jasná.

A ako si vyrobiť nenewtonskú tekutinu doma bez škrobu? Tento recept je trochu komplikovanejší, ale rovnako účinný ako predchádzajúci. Najprv sa zmieša voda a obyčajné lepidlo PVA v pomere 0,75: 1. Samostatne sa voda kombinuje s malým množstvom bóraxu. Potom sa obe kompozície zmiešajú a dôkladne premiešajú.

Obe metódy umožňujú získať nenewtonovskú tekutinu, ale prvá je oveľa jednoduchšia a je najobľúbenejšia.

Viac vody a škrobu...

Keďže viete, ako si doma vyrobiť nenewtonskú tekutinu, môžete zvýšením pomerov vyrobiť dostatočné množstvo takejto zmesi a naplniť ju napríklad malým detským bazénom. Bude stačiť hĺbka 15-25 centimetrov. Potom môžete skákať, behať, tancovať na hladine tejto tekutiny bez toho, aby ste prepadli. Ale ak prestanete, okamžite sa do toho vrhnete. Je to skvelá zábava pre dospelých aj deti.

V Malajzii bol celý bazén zaplavený nenewtonovskou tekutinou. Toto miesto sa okamžite stalo veľmi populárnym. Ľudia všetkých vekových kategórií si tam užívajú svoj čas.