«Урок презентации научно-исследовательской работы » Неньютоновская жидкость»


IX Региональная научно-исследовательская конференция «Юный исследователь»

Секция «Физика»
«Неньютоновская жидкость»
Выполнил: Руководители: Трухова О.А
учитель физики
ГБОУ гимназии «ОЦ «Гармония»
г. Отрадный
2016 год
Оглавление
Введение
Глава 1. Теоретическая часть
Понятие «Неньютоновская жидкость» 1.2 Применение неньютоновских жидкостей. Глава 2. Экспериментальная часть
Глава 3. Практическая часть «Изготовление ЛИЗУНА» Заключение
Список используемых источников Введение
…материал, который обладает удивительнымисвойствами: при малых нагрузках он мягкий
и эластичный, а при больших – становится
твердым и очень упругим. 
Актуальность проекта
37471354109085Нас окружает огромное количество жидкостей. Жидкость окружает везде и всегда. Сами люди состоят из жидкости, вода дает нам жизнь, из воды мы вышли и к воде всегда возвращаемся. Мы все время сталкиваемся с использованием жидкостей: пьем чай, моем руки, заливаем бензин в автомобиль, наливаем масло на сковороду. Основным свойством жидкости является, то, что она обладает текучестью и способна менять свою форму под действием механического воздействия.
Но оказалось, что не все жидкости ведут себя привычным образом. С этим открытием я столкнулся, когда родители купили мне удивительную и очень необычную игрушку - ЛИЗУНА.
Мне стало интересно – а что это за вещество? Может очень «мягкое» твердое тело, или же густая жидкость? Как хорошо, что моя мама учитель физики! Она мне объяснила, что это пример неньютоновской жидкости. Мне захотелось узнать больше об этой удивительной жидкости.
Цель работы: изучить и экспериментально получить неньютоновскую жидкость.
Гипотеза: после изучения теоретического материала о неньютоновской жидкости, я смогу сам изготовить игрушку ЛИЗУН.
Задача проекта:
Собрать теоретический материал о неньютоновской жидкости
Опытным путём получить неньютоновскую жидкость
Узнать область применения неньютоновских жидкостей
Изготовить игрушку - ЛИЗУН
Методы исследования:
Наблюдение
Изучение теоретических материалов
Проведение опытов
Анализ.
Новизна исследования состоит в том, что в ходе эксперимента исследовали неньютоновскую жидкость.
Теоретическая значимость заключается в рассмотрении теоретических аспектов по данной теме.
Практическая значимость состоит в проведении экспериментов, в ходе которых исследовали неньютоновские жидкости.
Глава 1. Теоретическая часть.
1.1 Понятие «Неньютоновская жидкость»
Жидкость это одно из состояний вещества. Таких состояний три, их еще называют агрегатными, это газ, жидкость и твердое вещество. Так вот жидким вещество называют, если оно обладает свойством неограниченно менять форму под внешним воздействием, сохраняя при этом объём.
Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое. Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные - невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью, а объёме под воздействием внешних сил. Реальные - вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений. Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими.
37471354642485К ньютоновским относятся однородные жидкости. Ньютоновская жидкость – это вода, масло и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ, то есть таких, которые сохраняют свое агрегатное состояние, что бы вы с ними не делали (если речь не идет об испарении или замораживании, конечно).
Другое дело - это неньютоновские жидкости. Их особенность заключена в том, что их текучие свойства меняются в зависимости от скорости ее потока.
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 при увеличении силы воздействия на нее. Ньютон пришел к изучению течения жидкостей, когда пытался моделировать движение планет Солнечной система посредством вращения цилиндра, изображавшего Солнце, в воде. В своих наблюдениях он установил, что если поддерживать вращение цилиндра, то оно постепенно передаётся всей массе жидкости. Впоследствии для описания подобных свойств жидкостей стали использовать термины «внутреннее трение» и «вязкость», получившие одинаковое распространение. Исторически, эти работы Ньютона положили начало изучению вязкости и реологии.
Неньютоновскими, или аномальными, называют жидкости, течение которых не подчиняется закону Ньютона. Таких, аномальных с точки зрения гидравлики, жидкостей немало. Они широко распространены в нефтяной, химической, перерабатывающей и других отраслях промышленности.
Неньютоновские жидкости не поддаются законам обычных жидкостей, эти жидкости меняют свою плотность и вязкость при воздействии на них физической силой, причем не только механическим воздействие, но даже звуковыми волнами и электромагнитными полями. Если воздействовать механически на обычную жидкость, то, 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.
1.2. Применение неньютоновских жидкостей.
В мире как ни странно очень популярны данные жидкости. При исследовании неньютоновских жидкостей в первую очередь изучают их вязкость, знания о вязкости и о том, как ее измерять и поддерживать, помогают и в медицине, и в технике, и в кулинарии, и в производстве косметики
Применение в косметологии
Косметические компании зарабатывают огромную прибыль на том, что смогли найти идеальный баланс вязкости, который нравится покупателям.
Чтобы косметика держалась на коже, ее делают вязкой, будь это жидкий тональный крем, блеск для губ, подводка для глаз, тушь для ресниц, лосьоны, или лак для ногтей. Вязкость для каждого изделия подбирается индивидуально, в зависимости от того, для какой цели оно предназначено. Блеск для губ, например, должен быть достаточно вязким, чтобы долго оставаться на губах, но не слишком вязким, иначе тем, кто им пользуется, будет неприятно ощущать на губах что-то липкое.
В гелях для душа вязкость регулируют для того, чтобы они оставались на теле достаточно долго, чтобы смыть грязь, но не дольше, чем нужно, иначе человек почувствует себя снова грязным.
Применение в кулинарии
Чтобы улучшить оформление блюд, сделать еду более аппетитной и чтобы ее было легче есть, в кулинарии используют вязкие продукты питания.
Продукты с большой вязкостью, например, соусы, очень удобно использовать, чтобы намазывать на другие продукты, как хлеб. Их также используют для того, чтобы удерживать слои продуктов на месте. В бутерброде для этих целей используют масло, маргарин, или майонез — тогда сыр, мясо, рыба или овощи не соскальзывают с хлеба. В салатах, особенно многослойных, также часто используют майонез и другие вязкие соусы, чтобы эти салаты держали форму. Самые известные примеры таких салатов — селедка под шубой и оливье. Если вместо майонеза или другого вязкого соуса использовать оливковое масло, то овощи и другие продукты не будут держать форму.
Вязкие продукты с их способностью удерживать форму используют также для украшения блюд. Например, йогурт или майонез на фотографии не только остаются в той форме, которую им придали, но и поддерживают украшения, которые на них положили.
Применение в медицине
В медицине необходимо уметь определять и контролировать вязкость крови, так как высокая вязкость способствует ряду проблем со здоровьем. По сравнению с кровью нормальной вязкости, густая и вязкая кровь плохо движется по кровеносным сосудам, что ограничивает поступление питательных веществ и кислорода в органы и ткани, и даже в мозг. Если ткани получают недостаточно кислорода, то они отмирают, так что кровь с высокой вязкостью может повредить как ткани, так и внутренние органы. Повреждаются не только части тела, которым нужно больше всего кислорода, но и те, до которых крови дольше всего добираться, то есть, конечности, особенно пальцы рук и ног. При обморожении, например, кровь становится более вязкой, несет недостаточно кислорода в руки и ноги, особенно в ткань пальцев, и в тяжелых случаях происходит отмирание ткани. В такой ситуации пальцы, а иногда и части конечностей приходится ампутировать.
Неньютоновские жидкости используются в автопроме, моторные масла синтетического производства на основе неньютоновских жидкостей уменьшают свою вязкость в несколько десятков раз, при повышении оборотов двигателя, позволяя при этом уменьшить трение в двигатели.
Глава 2. Экспериментальная часть.
Идеальная жидкость, то есть жидкость, движущаяся без трения, является абстрактным понятием. Всем реальным жидкостям в большей или меньшей степени присуща вязкость или внутреннее трение. Вязкость проявляется в том, что возникающее в жидкости движение после прекращения действия причин, его вызвавших, постепенно прекращается.
Проведем некоторые эксперименты с неньютоновскими жидкостями.
Эксперимент №1 «Получение неньютоновской жидкости»
Цель: получить неньютоновскую жидкость и проверить, как она ведёт себя в обычных условиях.
Оборудование: вода, крахмал, чаша.
Ход эксперимента
Взял чашу с водой и крахмал. Смешал в равных долях вещества.
Получилась белая жидкость.
38442906985-51435698517868906985
-533406823710
Заметил, если мешать быстро, чувствуется сопротивление, а если медленнее то нет. Получившуюся жидкость можно налить в руку и попробовать скатать шарик, при воздействии на жидкость, пока мы будем катать шарик, в руках будет твердый шар из жидкости, причем, чем быстрее и сильнее мы будем на него воздействовать, тем плотнее и тверже будет наш шарик. Как только мы разожмем руки, твердый до этого времени шар тут же растечется по руке. Связанно это будет с тем, что, после прекращения воздействия на него, жидкость снова примет свойства жидкой фазы.
Эксперимент №2 «Изменение вязкости жидкости при вращении»
Цель: проверить, как изменяется вязкость жидкости.
Оборудование: два сосуда, вода, яичный желток.
Ход эксперимента
В сосуды поместили жидкости разного состава: вода, яичный белок.
Вращали стеклянной палочкой в стакане с водой и в стакане с яичным белком.
33147003492568580034925
В стакане с белком жидкость поднималась у стенок стакан, а в стакане с водой собирается в центре вращения и поднимается по палке.
Заметил, что при вращении вязкость жидкости во втором случае уменьшается.
Глава 3. Практическая часть «Изготовление ЛИЗУНА»
Самая первая игрушка-лизун или слайм (slime) была сделана компанией Mattel в 1976 году. Игрушка-Лизун заслужила популярность благодаря своим забавным свойствам – одновременно текучести, эластичности и возможности постоянно трансформироваться. Обладающий свойствами неньютоновской жидкости, игрушка-лизун быстро стала безумно популярной у детей и взрослых. Лизуна можно было купить не везде, но забавную игрушку скоро научились делать в домашних условиях.
Изготовление лизуна своими руками и в домашних условиях отличается от оригинального рецепта. Поэтому будем использовать более доступные вещества:
1. Клей ПВА. Белый, желательно свежий клей можно купить в любом канцелярском или строительном магазине. Клея для Лизуна нам понадобится примерно половина обычного стакана, около 100 гр.
2. Вода – самая обычная вода из-под крана. При желании можно взять кипяченую, комнатной температуры. Понадобится немного больше стакана.
3. Тетраборат натрия, боракс или бура. Может быть приобретен в аптеке, в форме 4%-ного раствора.
4. Пищевой краситель или несколько капель зеленки. Оригинальный лизун – зеленый, и зеленка отлично подходит на роль подкрашивающего вещества.
5. Мерный стакан, посуда и палочка для смешивания. В качестве палочки можно взять карандаш, ложку или любой другой подходящий предмет.
Переходим к самому процессу создания лизуна.
- Растворяем столовую ложку боракса в стакане воды.
35280606509385- Четверть стакана воды и четверть стакана клея превращаем в однородную смесь в другой посуде. При желании туда же добавляем краситель.
- Перемешивая клеевую смесь, постепенно добавляем туда раствор буры, примерно полстакана. Мешаем до получения желеобразной однородной массы.
- Проверяем результат: загустевшая субстанция, собственно, и является игрушкой лизуном. Ее можно выложить на стол, помять и проверить все ее оригинальные свойства.
Заключение
В результате проделанной работы был проведён обзор теоретических источников информации. Проведена серия экспериментов с неньютоновской жидкостью, изготовлена игрушка ЛИЗУН.
По результатам экспериментов можно сделать следующие выводы:
Если мешаем быстро неньютоновскую жидкость, чувствуется сопротивление, а если медленнее то нет. При быстром движении такая жидкость ведёт себя как твердое тело;
При вращении вязкость жидкости уменьшается.
Мне было интересно работать над данным проектом, я узнал очень много занимательного и познавательного.
По итогам работы были выполнены все поставленные задачи и сделаны все запланированные опыты. Проведенные опыты и презентация проиллюстрировали цель проделанной мною работы.
Список используемых источников
Методические материалы:
Зарембо Л.К., Болотовский Б.М., Стаханов И.П. и др. Школьникам о современной физике. Просвещение,2006г.
Кабардин О.Ф., Физика, справочные материалы, Просвещение, 1988
Интернет- ресурсы
http://ru.wikipedia.orghttp://www.google.ruhttp://nglib.ruhttp://ngpedia.ru



Приложенные файлы


Добавить комментарий