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《我们爱科学》

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浆糊里的大学问

2012-03-30 14:30:52

 

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浆糊里的大学问

木 易

喂,你打这么多浆糊准备做什么呀?不会是摊煎饼吧?

就想着吃,你好好看看,这是浆糊吗?

这个……不是面粉,哦,是淀粉。淀粉加水,那还是浆糊啊。怎么,你要做凉粉吗?

嘿,怎么老往吃上想啊?告诉你吧,这就是大名鼎鼎的非牛顿流体。

非牛顿流体?名字倒是挺唬人的。它有什么特别之处啊?

这里面的学问大着呢。我先用它表演几个小魔术,让你见识一下它的奇特性质。

 

吃软不吃硬的浆糊

将玉米淀粉与水以大约31的比例在小盆里混合均匀,做成淀粉浆。这种淀粉浆看起来没有什么特别的,可是当它受到快速击打时,就会表现出一些很特殊的性质。

淀粉浆并不黏稠,将手插入里面轻轻地搅动,几乎感觉不到阻力,把手拿起来,手上会沾满白色的淀粉。可要是握紧拳头,用力向盆里的淀粉浆一拳打下去,会发生什么呢?单凭直觉,你会觉得淀粉浆会飞溅出去。可实际情形却是,无论你用多大的力气搥打,淀粉浆都不会飞溅,它在被击打的瞬间似乎突然变硬了。另外,只要你不让拳头停留在淀粉浆上,拳头就不会沾上淀粉。

 

玩法多多,妙趣无穷

淀粉浆还有许多有趣的玩法。比如:

1.张开手掌,将手插入淀粉浆的底部,然后将手快速提起,这时整个小盆会跟着手一起被提起来。

2.在桌上洒上一滩淀粉浆,不用任何工具,只用一只手快速地来回拨动淀粉浆,就可以把它全部拿到手里。

3.将淀粉浆倒在一个音响的大喇叭上,然后把声音调到合适的频率和音量上,可以看到淀粉浆在喇叭上如同跳舞一般抖个不停,似乎有了生命一样。

4.如果有条件的话,可以做一个长长的水槽,里面倒入淀粉浆。然后人可以在淀粉浆上奔跑,就像武侠小说里的轻功水上飘。只要保持足够的速度,人就不会沉下去。

 

击打——浆糊玩突变

为什么看似普通的淀粉浆能玩出这么多花样呢?这是因为一般的液体大多属于“牛顿流体”,而淀粉浆则是一种“非牛顿流体”。别被这种专业名词吓住,你只要记住非牛顿流体最主要特征就行了:如果流体受到的压力突然改变,那么它的黏度也会发生变化,甚至能够暂时变成固体。

当你用力击打淀粉浆时,在接触面上,淀粉浆会因为压力突然增大而黏度大增。拳头无法进入淀粉浆内部,手自然就不会沾上玉米淀粉了。同样,当插入淀粉浆底部的手快速抽离时,淀粉浆会因为黏度增加而粘在手上,于是整个小盆也会跟着被提起来。

其实,绝大多数生物流体都属于非牛顿流体,比如人体内的血液、淋巴液,还有像细胞质那样的半流体。所以,现在去医院做血液测试时,己经不再做血黏度检查,而改叫血液流变学捡查了。

 

怪异流体用处多

非牛顿流体的应用非常广泛。

在一些四轮驱动的越野车上,用于前后轮之间传动的装置里,有两组齿片,它们并不互相接触,而是靠齿片间的非牛顿流体来传递动力。当车辆行驶在平整的路面上时,前后轮的转速基本相同,两组齿片的相对运动很小,这时非牛顿流体几乎不起任何传动作用;而当路面变差时,由于后轮经常会打滑,因此两组齿片的相对运动增大,这时非牛顿流体受到剧烈的搅动,黏性急剧增大,会把后轮的能量传递给前轮,车辆的前后轮一起用力,就不容易陷入困境。

现代防弹衣也有非牛顿流体的贡献。普通的防弹衣坚硬、厚重,大大限制了士兵的灵活性。而加入了非牛顿流体的防弹衣,平时是柔软的,穿在身体非常舒适,可是当被子弹击中的时候,非牛顿流体会在瞬间让防弹衣变硬,从而挡住子弹。

在消防用的水中添加少量的聚乙烯氧化物,可以使水变成非牛顿流体,这样消防水龙头喷出的水柱不易发散,水的扬程能够提高一倍以上。

由于非牛顿流体既涉及到工业生产中的工艺、设备、效率和产品质量,又涉及人的生活和健康,所以越来越受到科研人员的重视。

 


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