Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

ШКОЛА № 000

Исследовательская работа

По физике

«Неньютоновские жидкости»

Работа выполнена:

Ученицей 11 Г класса

Комиссаровой Арины

Руководитель:

Учитель физики

г. Москва

2017

Содержание



Актуальность…………………………………………….стр. 3 Цель………………………………………………………стр. 3 Задачи…………………………………………………….стр. 3 Гипотеза………………………………………………….стр. 3 Методика…………………………………………………стр. 3 Что такое неньютоновская жидкость…………………..стр. 4 Как  создать неньютоновскую жидкость………………стр. 7 Опыты…………………………………………………….стр. 9 Интересные свойства…………………………………….стр. 12 Где используется…………………………………………стр. 13 Вывод……………………………………………………...стр. 15 Литература………………………………………………...стр. 16

Стр.2

Актуальность: Я недавно узнала, что существуют такие жидкости, по которым можно бегать. Мне стало интересно, что же это за жидкости? Полазив по интернету, я узнала, что они называются неньютоновскими жидкостями. Неньютоновская жидкость — это материал, который обладает уникальными свойствами. Эти жидкости не поддаются законам, относящимся к обычным жидкостям. Они имеют свою форму, плотность, вязкость в зависимости от того, какое на них действует воздействие.

Объект исследования: Неньютоновская жидкость

Предмет исследования: Свойства неньютоновских жидкостей. Их применения в различных сферах.

Цель: Изучить свойства неньютоновских жидкостей.

Задачи:

    Изучить теорию Создать неньютоновскую жидкость Опытным путём изучить её свойства Предположить где может использоваться Вывод

Гипотеза: Если знать свойства неньютоновских жидкостей, то можно предположить,  где и как они могут использоваться.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Методика:

Анализ литературы Метод создания неньютоновской жидкости Метод исследования свойств неньютоновской жидкости Запись полученных свойств Анализ полученных данных

Стр.3

Неньютоновская жидкость

  Жидкость – это одно из состояний вещества. Таких состояний всего три, их еще называют агрегатными, это газ, жидкость и твердое вещество. Жидкое вещество, обладает свойством  менять форму под внешним воздействием, но сохраняя при этом объём.

  Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные – это невязкие жидкости, обладающие  подвижностью, то есть, отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью объёма под воздействием внешних сил. Реальные же – это вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью. Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими.

Стр.4

  Ньютоновская жидкость – это вода, масло и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ. Другое дело – неньютоновские жидкости. Их особенность заключена в том, что их текучие свойства колеблются в зависимости от скорости ее тока.

  Еще в конце XVII века великий физик Ньютон обратил внимание, что грести веслами быстро гораздо тяжелее, нежели если делать это медленно. И тогда он сформулировал закон, согласно которому вязкость жидкости увеличивается пропорционально силе воздействия на нее.

  Неньютоновскими, или аномальными, называют жидкости, течение которых не подчиняется закону Ньютона. Таких, аномальных жидкостей немало. Они широко распространены в нефтяной, химической, перерабатывающей и других отраслях промышленности.

Стр. 5

  Если воздействовать механически на обычную жидкость, то, чем большее будет воздействие на нее, тем больше будет сдвиг между плоскостями жидкости, иными словами, чем сильнее воздействовать на жидкость, тем быстрее она будет течь и менять свою форму.

  Если воздействовать на неньютоновскую жидкость механическими усилиями, мы получим совершенно другой эффект, жидкость начнет принимать свойства твердых тел и вести себя как твердое тело, связь между молекулами жидкости будет усиливаться с увеличением силы воздействия на нее, в следствии мы столкнемся с физическим затруднением сдвинуть слои таких жидкостей. Вязкость неньютоновских жидкостей возрастает при уменьшении скорости тока жидкости.

Стр. 6

Создание неньютоновской жидкости

1. Возьмём равное количество воды и крахмала. Примерно 200-250г. В моём опыте я взяла картофельный крахмал, но можно и кукурузный.  Так же нам понадобиться глубокая ёмкость и ложка. Чтобы размешивать полученную консистенцию.

2. Высыпим крахмал в ёмкость и постепенно будем добавлять воды.

Стр. 7

Тщательно размешиваем до получения однородной массы.

Сначала размешивать будет трудно,  но потом жидкость поддастся нам.

Даём нашей жидкости немного настояться, буквально 8-10 минут.

И мы получаем готовую неньютоновскую жидкость.

Стр. 8

Опыты

1.«Твёрдость неньютоновской жидкости»

Цель: Изучить твёрдость неньютоновской жидкости

Приборы: неньютоновская жидкость, молоток

Ход работы:  Ударяем молотком по неньютоновской жидкости и наблюдаем свойства.

Вывод: При ударе молотком жидкость меняет своё агрегатное состояние. Из жидкого в твёрдое.

2.«Испарение неньютоновской жидкости»

Цель: Испаряется ли неньютоновская жидкость и как

Приборы: стакан с водою, стакан с неньютоновской жидкостью

Ход работы: Наливаем в пластиковые стаканы воду и неньютоновскую жидкость. Измеряем показания уровня жидкости в течении нескольких дней.

Стр. 9

Вывод: В ходе исследования выявилось, что неньютоновская жидкость не испаряется. Она с течением времени превращается в твердое вещество схожее с бетоном.

3. «Вязкость неньютоновской жидкости»

Цель: Изучить вязкость неньютоновской жидкости

Приборы: неньютоновская жидкость, рука

Ход работы: Окунаем медленно руку в неньютоновскую жидкость, а затем вытаскиваем. Наблюдаем как ведёт себя неньютоновская жидкость.

Вывод: Неньютоновская жидкость отличается от обычной жидкости, так как имеет очень сильную вязкость.

«Смачивание»

Цель: Выявить насколько больше смачивание у неньютоновской жидкости, чем у воды

Приборы: Лабораторное стекло, пружина, нить, неньютоновская жидкость, вода

Ход работы: Лабораторное стекло кладём на поверхность неньютоновской жидкости и оттягиваем пружину до того, как стекло оторвётся от неньютоновской жидкости. Тоже самое проделываем с водой.

Стр. 10

Вывод: По растяжению пружины из двух опытов можно сказать,  что неньютоновская жидкость обладает наибольшим смачиванием.


«Смешивание»

Цель: Изучить и сравнить как смешивается неньютоновская жидкость

Приборы: Две небольшие ёмкости с водой и неньютоновской  жидкостью, гуашь, палочка для размешивания.

Ход работы: В ёмкость с водой наливаем гуашь и наблюдаем как смешивается жидкость. Такой же опыт делаем с неньютоновской жидкостью.

Стр. 11

Вывод: В результате опыта мы получили, что у неньютоновской жидкости очень плохая смешиваемость.

Интересные свойства неньютоновской жидкости

Стр. 12

Где используется неньютоновская жидкость


Неньютоновская жидкость в качестве брони

  Одним из новых решений в области создания бронежилетов может стать броня на основе неньютоновской жидкости. Работу в этом направлении сегодня ведут польские ученые из Института технологий безопасности Moratex. Они решили найти военное применение давно известному веществу — неньютоновской жидкости. Жидкая броня от польских специалистов получила обозначение STF — Shear-Thickening Fluid. Она в состоянии обеспечить защиту от пробивной силы высокоскоростных средств поражения, хорошо рассеивая ударную волну по большой площади.

Стр. 13


Неньютоновская жидкость в нефтяной промышленности

  Следует особо подчеркнуть широкое использование неньютоновской жидкости в нефтяной промышленности, где они участвуют во многих производственных процессах – перемещаются по гидравлическим системам различного назначения и конструкции.

Использование неньютоновской жидкости в ремонте дорог

  Как известно, в России дороги, а точнее их ужасное состояние – одна из главных и нерешаемых проблем на протяжении всей истории нашего государства. Однако, группа студентов Западного резервного университета Кейза (Кливленд, США) предложила нетривиальное решение этой проблемы. Они предлагают 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.

Стр. 14

Вывод:

Выполнив данную работу, проведя различные опыты, обработав и обобщив большое количество материала по теме «Неньютоновская жидкость», я узнала, что оказывается эта жидкость может использоваться в различных областях. Она уникальна своими свойствами.  С ней могут играться дети, так как создать её не составит большого труда.  Я считаю, что по этой теме ученые могут предложить ещё больше различных вариантов использования её в современном мире. 

Стр. 15

Литература:

1. Дж. Астарита, Дж. Марруччи – «Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей»

2. – «Неньютоновские жидкости»

3. – Учебник физики 11 класс

Интернет

Стр. 16