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举个例子,当你试图在非牛顿流体表面上轻轻、缓慢地行走时,你一定会陷下去,就像掉进了流沙中一样,但如果你以很快的速度行走并且重重地跺脚,你就能毫无困难地越过它。
该特性在现实中有着成百上千的应用,比如塑料、胶水、有机硅、尼龙、橡皮泥、防滴涂料,还有防弹背心,它能吸收子弹撞击的能量,但又不妨碍我们穿着它灵活移动。
科学逸事:怎样在课堂上制造出一个非牛顿流体呢?YouTube上有很多相关视频,你只需要将玉米淀粉和水以3:2或者4:2的比例混合,就能成功地制造出既便宜又无害的“欧贝克”
[在儿童故事《巴塞洛缪与欧贝克》中,主角需要将他的王国从一种叫作“欧贝克”
的黏性物质中拯救出来。
],你可以慢慢、轻轻地把手伸进容器里,检查手是否能像浸入水中一样浸入非牛顿流体中。
接下来,你可以试着用锤子或者拳头猛击流体表面—千万要小心,别伤到自己—因为你的手或锤子会反弹,别忘了好好观察自己惊讶的表情。
类似地,你可以在这种流体上面行走而不会下沉,但又无法在上面静立,当然,除非你是耶稣基督—圣经故事里记载,耶稣可以在属于牛顿流体的水面上行走。
顺便说一下,在电视科普节目《蚁窝》或电视剧《生活大爆炸》中都用非牛顿流体做过类似的实验。
几十年前,我玩过一种绿色的鼻涕胶,它确实是一种介于**和固体之间的物质—虽然当时的我并不知道。
相反,有些流体在受到外力时,并不会固化,而是更加液化。
番茄酱和酸奶都是很好的例子,当你搅拌它们或者把它们从容器中倒出来时,它们会更容易流动。
颜料也是个很好的例子,当用画笔或油漆刷挤压时,颜料会更容易涂抹在画布或墙壁上,但之后又会变得更固体化,这正是我们想要的。
只要施加一些外力来克服内部的相互吸引力就足够了。
你也可能见过蛇怪蜥蜴、蜘蛛和其他能够在水上行走或停留的昆虫。
但是,既然水是一种黏度恒定的流体,怎么可能会出现“水上漂”
现象呢?这涉及另一个概念—表面张力。
由于分子间的内聚力,**的表面就像一块不容易断裂的弹性帆布,而这个把表面连在一起的力就是我们所说的表面张力。
如果我们想把食指伸进一杯水中,我们必须施加一个很小的力来克服水的表面张力。
对人类而言,这种力微乎其微,我们根本感觉不到,然而有些昆虫很轻,它们无法用自己的体重打破这种张力,这就是为什么它们可以栖息在水面上,就像我们能够站在沥青地面上一样。
蛇怪蜥蜴(也被称为“耶稣蜥蜴”
)能够以极快的速度在水上行走,正是利用了水面的表面张力特性。
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