Неньютоновские жидкости

Скачать 69.51 Kb.

Название	Неньютоновские жидкости
Дата публикации	31.07.2013
Размер	69.51 Kb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Спорт > Документы

Паспорт проекта

Неньютоновские жидкости

ГБОУ лицей № 1575, САО, Москва

125319, Москва, ул. Усиевича, дом 6, тел. 8-499-151-89-24, liceum1575@mail.ru

Зайденварг Алиса Андреевна

8 класс

89055812296 al.zay100@gmail.com

Чопорова Жанна Владиславовна, учитель физики, зав кафедрой естественных наук ГБОУ лицей № 1575, 8-915-362-21-87 Zh.choporova@gmail.com,

Коростелёв Михаил Юрьевич, учитель информатики , зам директора ГБОУ лицей № 1575

Источник проекта: авторская идея экспериментов с машиной, опыты с крахмалом и мёдом - заимствованы из Уокер Дж. Физический фейерверк, М, Мир, 1989

Описание проекта: Проект представляет собой исследовательскую работу по определению свойств неньютоновских жидкостей и практическому применению этих жидкостей.

Жидкости окружают нас повсюду. Это и вода,и продукты питания. Поэтому изучение свойств жидких веществ и расширение знаний о них всегда будет актуально.

У ньютоновских жидкостей ( вода, низкомолекулярные органические жидкости, расплавы солей) вязкость не зависит от режима течения.У неньютоновских жидкостей ( жидкие полимеры, стёкла, эмульсии) вязкость зависит от режима течения жидкости. Свойства неньютоновских жидкостей изучает реология. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры. Проблемы реологии нужно учитывать при технологии различных производств: композиты, полимеры, глины, силикаты, пищевые продукты ( кетчуп, конфеты батончики, масла).

Интересно выявить опыты, в которых наглядно можно увидеть отличие ньютоновских и неньютоновских жидкостей.

Мы поставили цель : исследовать свойства неньютоновских жидкостей, получить такую жидкость и найти способы применения неньютоновским жидкостям.

Практическая часть. Эксперименты с неньютоновскими жидкостями

Эксперимент 1. Получение дилатантной жидкости и исследование её поведения при увеличении деформации сдвига

Для эксперимента смешаем примерно равные количества крахмала и воды, вылив воду на крахмал и размешивая. Получилась белая жидкость.

При приготовлении заметно, если мешать быстро, чувствуется сопротивление. А если мешать медленно, то жидкость кажется однородной.

если положить жидкость на ладонь, то она будет растекаться.

Если к жидкости применить деформацию сдвига, то она ведёт себя как твёрдое тело- комочек, который можно бросать. Мы с сестрой играли комочком крахмала с водой как мячиком. Но только прекращается деформация- жидкость сразу растекается.

Фото 1.Поведение неньютоновской жидкости при деформации сдвига.

$c:\documents and settings\администратор\рабочий стол\проект неньютоновские жидкости\01 готовые фото\img_6542.jpg$ $c:\documents and settings\администратор\рабочий стол\проект неньютоновские жидкости\01 готовые фото\img_6517.jpg$

Фото 2. При прекращении деформации жидкость растекается.

Вывод: В дилатантной жидкости с увеличением скорости сдвига вязкость увеличивается

Эксперимент 2 Применение дилатантных жидкостей на дороге с целью комфортного проезда автомобиля через углубления

Тщательно изучив экспериментально свойства крахмала с водой, мы решили провести эксперимент, позволяющий на практике применить свойство дилатантной жидкости увеличивать вязкость с увеличением скорости сдвига.

При движении автомобиля по поверхности асфальта возникает деформация сдвига.

Цель эксперимента: проверить возможность применения неньютоновской жидкости ( смеси крахмала с водой) для залива углублений с целью комфортного проезда автомобиля через яму.

Гипотеза: если крахмал в смеси с водой при деформациях сдвига может вести себя как твёрдое тело, то можно подобрать скорость машины такой, чтобы комфортно проехать через углубление, заполненное смесью неньютоновской жидкости.

Ход эксперимента.

1.Взяли машину Ладу ВАЗ 21440 , мощность 54.5 кВт, масса 1 тонна, ширина протектора 140 мм, диаметр колеса 550 мм.

2.Для проведения эксперимента нашли в переулке с немногочисленным движением автотранспорта ямку достаточной глубины , такую, чтобы проваливалось колесо машины.

3.Подготовили 5 пустых вёдер по 12 литров, 20 кг крахмала в пакетах по 500 г, бутилированную воду объёмом 20 литров, мерный стакан.

4. На месте развели ведро крахмала с водой в соотношении 1:1 , залили ямку.

5. На скорости 20 км/ ч проехали через ямку. 80% жидкости вылилось из-за колеса автомашины. оставшуюся жидкость замеряли мерным стаканом.

6. Повторили опыт на скорости 40 км/ ч. 30% жидкости вылилось из ямки.

7. Провели опыт на скорости 60 км/ ч. 5% жидкости вылилось из ямки. Проезд был комфортен, как будто по твёрдому асфальту, никакого углубления не чувствовалось.

Эксперимент удался.

Мы сомневались в проведении эксперимента, так как предполагали, что скорость для проезда через углубление должна быть достаточно большая ( 100 км/ч и более) , а предельная скорость движения по переулку – 60.

Но результаты эксперимента поразили не только нас, но и водителя.

Эксперимент запечатлён на видео.

График 1. Зависимость оставшейся жидкости в углублении от скорости машины.

Вывод: С увеличением скорости сдвига вязкость смеси крахмала с водой увеличивается, и автомобиль может проехать через яму, заполненную этой смесью на скорости 60 км/ ч, как по твёрдой дороге.

Фото 3-4. Эксперимент с машиной.

$c:\users\choporova_z\desktop\готовое2\крахмал\04.jpg$ $c:\users\choporova_z\desktop\готовое2\крахмал\02.jpg$

Эксперимент 3. Вязкость псевдопластичной жидкости при вращении

Цель эксперимента: выявить поведение псевдопластичной жидкости при вращении.

Для эксперимента возьмём воду , белок и палочку для вращения жидкостей.

При вращении палочки внутри стакана с водой поверхность искривляется у стенок вверх под действием центробежной силы.

При вращении палочки внутри стакана с белком белок не поднимается по стенкам, а ползёт вверх по палочке.

Когда вязкая упругая жидкость вращается, сдвиг одного слоя относительно другого создаёт напряжения вдоль границы жидкости вокруг центра вращения. В ньютоновских жидкостях такие напряжения не возникают. В белке под действием этих напряжений жидкость собирается на оси стакана и поднимается вверх по стержню.

Фото 5-6. Эксперименты по вращению

Вывод: При вращении вязкость псевдопластичных жидкостей уменьшается

Эксперимент 4. Изменение вязкости неньютоновской жидкости при падении

Цель эксперимента: посмотреть поведение неньютоновской жидкости при падении тонкой струйкой.

Для эксперимента взяли мёд и тарелку.

Если мед лить на тарелку с достаточной большой высоты, то на некотором расстоянии от тарелки струйка жидкости начинает накручиваться колечками.

Падая, струйка сжимается, не может разорваться, вязкость жидкости достаточно высока. поэтому, если количество падающей жидкости больше, чем может сразу поглотить жидкость, находящаяся внизу, то струйка начинает завиваться.

$c:\documents and settings\администратор\рабочий стол\проект неньютоновские жидкости\01 готовые фото\img_6585.jpg$

Фото 7. Закручивающаяся струйка.

Вывод: При падении тонкой струйкой вязкость псевдопластичных жидкостей изменяется

Эксперимент 5. Изменение вязкости неньютоновской жидкости при падении на поверхность такой же жидкости

Цель эксперимента: посмотреть поведение неньютоновской жидкости при при падении тонкой струйкой на поверхность такой же жидкости

Для эксперимента взяли жидкое мыло зелёного, жёлтого, бордового цвета, тарелку, шприц. Заполнили тарелку жидким мылом, набрали мыло в шприц и начали выливать тонкой струйкой на поверхность мыла в тарелке.

Наблюдали появление горбика в месте падения и отскакивающую струйку.

Объяснить это явление можно тем, что вязкость струйки резко уменьшается в момент удара о жидкость. В падающей струйке вязкость высокая. При ударе струйки резко изменяется скорость, что приводит к возникновению больших деформаций сдвига, и вязкость жидкости уменьшается. Жидкости упруги и поэтому она отскакивает от горбика.

Фото 8. Падающая струйка

Вывод: При падении тонкой струйкой жидкого мыла на поверхность жидкого мыла по вязкость уменьшается.

Эксперимент 6. Получение неньютоновской жидкости

Цель эксперимента: получить неньютоновскую жидкость.

Для эксперимента возьмём клей ПВА ( вещество с длинными молекулами ) и песок , смешаем в равной пропорции, жидкую смесь поместим в шприц,

сверху начнём ставить гирьки разной массы и и зафиксируем поведение жидкости.

Результат: полученную жидкость можно назвать неньютоновской, так как при больших деформациях сдвига она текуча, имеет маленькую вязкость, при малых- имеет высокую вязкость.

Вывод: мы получили неньютоновскую жидкость, так как она ведёт себя по-разному при различных деформациях сдвига.

ВЫВОДЫ.

Эксперименты показали, что есть класс жидкостей, поведение которых при течении отличается от обычных жидкостей.

Эксперименты выявили, что при больших деформациях сдвига вязкость дилатантных жидкостей увеличивается, а псевдопластичных и пластичных уменьшается.

В результате зафиксированы красивые эксперименты. Исследовано практическое применение смеси крахмала с водой для комфортного проезда автомашины через углубления на дороге.

Список литературы:

[1 ] Физический энциклопедический словарь, М, Советская энциклопедия, 1983

[2 ] Зимон А.Д. Коллоидная химия ( в том числе и наночастиц), М, Агар, 2007

[3 ]

http://tirit.org/articles/rheology_01.php

[4]Уокер Дж. Физический фейерверк, М, Мир, 1989

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

	Закон Паскаля. Гидравлический пресс Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Требования к рабочим жидкостям гидроприводов		Давление в жидкости и газе. Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда Учреждение Государственное бюджетное образовательное учреждение города Москвы средняя общеобразовательная школа №424
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели урока: Убедиться в том, что поведение тел в жидкости зависит от соотношения силы тяжести и выталкивающей силы Архимеда, плотностей...		Законами поведения жидкости в них. Л огика урока ...
	Рабочая программа учебной дисциплины буровые технологические жидкости Учебная дисциплина "Буровые технологические жидкости" — обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов...		Реферат Исследование истечения жидкости из отверстий и насадков Распространенная в инженерной практике задача расчета истечения жидкости из резервуара через отверстия и насадки, состоит в установлении...
	Режимы движения жидкости методические указания к лабораторной работе... Режимы движения жидкости: Методические указания к лабораторной работе №6 для студентов всех видов обучения / Составители: А. И. Квашнин,...		Реферат Тема: Топливно-смазочные материалы, технические жидкости,... Тема: Топливно-смазочные материалы, технические жидкости, резинотехнические изделия для автомобиля зил-130
	Программный комплекс расчета характеристик свободно-конвективного...		Темы рефератов по сто Великие заблуждения в физике (Аристотель о движении,эфир, теплород,эл жидкости и др.)
	Реинжиниринг Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость		Формалисты (опояз) Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость
	Сборники статей Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость		Автореферат разослан г Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость
	Тема исследования Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость		Список публикаций Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость

Школьные материалы