Ciecz nienewtownowskaspis treści

Nie wszystko w naturze zachowuje się tak, jak podpowiada nam intuicja wykształcona na obserwacjach codziennych zdarzeń. Osoby nie znające zbyt dobrze fizyki zwykły w takich sytuacjach mówić, ze coś zachowuje się niezgodnie z prawami fizyki. Nie jest to prawda. Po prostu są też inne zasady fizyki niż te których uczy się w szkole.

Dobrą ilustracją takiego zachowania jest przykład cieczy, która nie zachowuje się normalnie. Większość ciał pod wpływem niewielkich sił słabo się odkształca, a pod wpływem wielkich zaczyna zachowywać się jak ciecz. Dobrym przykładem jest tu lód, który pod wpływem wielkich ciśnień (na przykład takich jakie występują w lodowcu) – potrafi płynąc tak samo jak gęsta ciecz. Takie zachowanie jest normalne i obserwujemy je w przypadku niemal wszystkich znanych substancji.

Są jednak i takie ciała, które reagują inaczej: pozostawione same sobie są cieczą, są plastyczne dla małych sił, natomiast przy poddawaniu dużym naciskom – zachowują się jak ciała stałe.

Potrzebne materiały i przyrządy

Przyrządy
Zasilacz do generatora akustycznego
Generator akustyczny wraz ze wzmacniaczem
Głośnik niskotonowy
Folia spożywcza
Mąka ziemniaczana

Przydatny może być także oscyloskop który pozwoli zobaczyć przebieg sygnału sterującego głośnik, przy okazji pozwalając zapoznać się z tym niezwykle przydanym przyrządem.

Wykonanie doświadczenia

Jako ciecz która zachowuje się niezgodnie z popularnymi zasadami fizyki, może służyć mieszanina maki ziemniaczanej i wody. Proporcje należy dobrać samodzielnie, sugerowałbym jedynie by wody było jak najmniej – tylko tyle by mieszanina była jednolicie wilgotna. Zbyt duża ilość wody powoduje że nasza „ciecz” przestaje zachowywać się dziwnie, zaś zbyt mała ilość – że nie chce się w ogóle zachowywać jak ciecz.

Już w czasie mieszania możemy obserwować niezwykłe zachowanie takiej mieszaniny: pozostawiona w spokoju rozlewa się w pojemniku, zaś w czasie mieszania potrafi się nawet pokruszyć. Biorąc do ręki grudkę naszej substancji – możemy formować z niej dowolne kształty które jednak pozostawione same sobie – rozpływają się po chwili.

 

Rys. 1. Zestaw doświadczalny do prezentacji zachowania cieczy nienewtonowskiej. Głośnik zasilany z generatora akustycznego dostarcza próbce cieczy energii mechanicznej. Ciecz pod wpływem dostarczonej energii zachowuje się jak ciało stałe, formując ruchome kształty które sprawiają wrażenie jakby były żywe.

Łączymy głośnik z generatorem i nakrywamy go folia spożywczą. Folia powinna być luźna – nie trzeba jej w żadne sposób mocować do głośnika. Na folię wylewamy niewielką ilość naszej „cieczy” i włączamy generator ustawiając stosunkowo niskie częstotliwości. Manipulując amplitudą drgań (głośnością) oraz częstotliwością szukamy takich warunków, w których nasza ciecz zacznie formować dość wysokie i poruszające się „stalaktyty”.

Wylanie cieczy bezpośrednio na głośnik nie przynosi tak dobrych efektów.