制作非牛顿流体小实验的简易指南

我做了一项小实验，它简单又有趣，能够让你亲手制作出非牛顿流体。非牛顿流体，听起来很神秘吧？其实它就是一种不满足牛顿黏性实验定律的流体，也就是说，它的剪应力与剪切应变率之间不是线性关系。换句话说，这种流体的粘性程度会根据所受的压力而变化。当你给予它较大的压力时，它的粘性会变得更大，甚至可能暂时变成固体！这种神奇的流体在生活中其实很常见，比如血液、淋巴液、牙膏、油漆等，都是非牛顿流体的例子。那么，我们怎样才能制作出这种奇妙的流体呢？下面，就让我们一步步来探究吧。

实验材料

首先，我们需要准备以下实验材料：

淀粉

清水

量杯（2个）

搅拌棒

色素（可选，用于让实验效果更明显）

塑料或不锈钢容器（用于盛放非牛顿流体）

实验步骤

第一步：准备色素水

1. 取一个量杯，倒入20毫升清水。

2. 向清水中滴入5滴色素，并用搅拌棒搅拌均匀。

色素水的制作可以让我们的非牛顿流体在实验过程中颜色更加鲜艳，看起来更加有趣。当然，如果你没有色素，也可以直接用清水，效果是一样的。

第二步：准备淀粉溶液

1. 另取一个干净的量杯，加入大约40毫升的淀粉。

2. 慢慢地向淀粉中倒入我们之前调配好的色素水，注意要分次加入，并且边倒边搅拌。

在搅拌的过程中，你可能会感受到比较大的阻力，这是因为淀粉在吸收水分后变得粘稠。你需要不断地搅拌，直到淀粉溶液变得均匀且粘稠。需要注意的是，淀粉溶液的粘稠度要适中，不能太稀也不能太干。如果太稀，可以适量加入一些淀粉；如果太干，可以再加一点色素水。

第三步：制作非牛顿流体

1. 将调配好的淀粉溶液倒入塑料或不锈钢容器中。

2. 用搅拌棒继续搅拌一会儿，以确保淀粉溶液均匀。

此时，你应该已经得到了一团看起来像是面糊一样的物质，这就是我们的非牛顿流体了！

实验效果展示

现在，让我们来测试一下这个非牛顿流体吧！

1. 缓慢搅拌：当你用搅拌棒慢慢地插入非牛顿流体中并搅拌时，你会发现它表现得像液体一样，能够轻松地流动。

2. 快速搅拌：然而，当你快速地用搅拌棒搅拌时，非牛顿流体就会变得像固体一样坚硬，产生很大的阻力，仿佛你在搅拌一块固体。

3. 自由落体实验：你还可以试着将一些物体（比如玻璃球）从高处自由落体到非牛顿流体中。你会发现，当玻璃球缓慢地落入时，它会直接沉入流体中；但如果从高处自由落下，玻璃球会先弹跳几下再沉入流体中。

4. 拳头测试：你也可以试着用拳头慢慢地伸入非牛顿流体中，你会发现它像稀稀的面粉泥一样。但是，如果你快速地用拳头锤击它，你会发现根本无法击入其中，它表现得就像一块坚硬的固体。

实验原理

为什么非牛顿流体会有如此奇妙的表现呢？

其实，这主要是因为非牛顿流体的粘性程度会根据所受的压力而变化。当你给予它较小的压力时（比如缓慢搅拌），它的粘性会相对较小，表现得像液体一样；而当你给予它较大的压力时（比如快速搅拌或锤击），它的粘性会迅速增加，表现得像固体一样坚硬。

这种特性使得非牛顿流体在很多领域都有广泛的应用。比如，在消防水中添加少量聚乙烯氧化物，可以显著提高水的扬程；在石油开采中，利用非牛顿流体的特性可以提高石油的开采效率；在食品工业中，非牛顿流体也被广泛应用于各种糜状食品物料的制作中。

实验拓展

如果你想让这个实验更加有趣和富有挑战性，还可以尝试以下几种拓展方式：

1. 改变淀粉和水的比例：你可以尝试调整淀粉和水的比例，看看不同比例下制作出的非牛顿流体有什么不同的表现。

2. 添加其他物质：你还可以尝试在非牛顿流体中添加一些其他物质，比如小苏打、食用油等，看看这些物质会对非牛顿流体的特性产生什么影响。

3. 进行更多实验：你还可以尝试用其他材料来制作非牛顿流体，比如用玉米淀粉、土豆淀粉等，看看不同材料制作出的非牛顿流体有什么不同。

注意事项

在进行这个实验时，需要注意以下几点：

1. 安全第一：虽然这个实验相对安全，但仍然要注意不要将非牛顿流体弄到眼睛里或口中。如果不慎弄到眼睛里，应立即用清水冲洗并就医。

2. 清理工作：实验结束后，要及时清理实验现场和实验器材，避免非牛顿流体干燥后难以清理。

3. 材料选择：在选择实验材料时，要尽量选择无毒、无害的材料，以确保实验的安全性。

结语

通过这个简单又有趣的实验，我们不仅亲手制作出了非牛顿流体，还了解了它的特性和原理。非牛顿流体作为一种神奇的流体，在生活和科学研究中都有着广泛的应用。希望这个实验能够激发你对科学的兴趣和好奇心，让你更加热爱科学、探索科学！

这个实验不仅仅是一次简单的动手体验，更是一次对科学世界的探索之旅。通过亲手制作和观察非牛顿流体的奇妙表现，我们不仅能够更好地理解科学原理，还能够培养自己的动手能力和创新思维。所以，不妨在空闲时间尝试一下这个实验吧！相信你一定会有意想不到的收获和乐趣！