不软不吃硬的非牛顿流体（刚与柔的较量关于非牛顿流体的研究）

作者：张蝶

摘要：前段时间在抖音上刷到好几个视频关于非牛顿流体，开学第一课节目中也有关于非牛顿流体的游戏觉得挺有意思，于是决定了解相关信息，并自己亲手试试这神奇的“非牛顿流体”。

关键词：非牛顿流体；生活：实验

1 引言

其实生活中有许许多多有趣的物理现象，在生活中发现并去了解一些相关的知识，也能有利于我们今后近一步对于物理深层知识的研究与探求。从表象到更深知识的探索有利于将生活与物理结合在一起，激发物理学习的兴趣，也有利于今后理科思维的培养。

图1“非牛顿流体”的游戏

2 了解并体验非牛顿流体的特殊性

2.1从相关网站查找信息

经上网查询得到的信息：非牛顿流体，是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液，以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。

图2 平行平板试验示意图

首先，一起来了解什么是牛顿黏性实验定律。

牛顿给出了表征内摩擦力的定律，他指出：

1、内摩擦力正比于流层移动的相对速度；

2、内摩擦力正比于流层间的接触面积；

3、内摩擦力随流体的物理性质而改变；

4、内摩擦力与正压力无关。

图3 各种流体类型的流变曲线

即，一切真实流体中，由于分子的扩散或分子间相互吸引的影响，使不同流速的流体之阆有动量交换发生，因此，在流体内部两流层的接触面上产生内摩擦力。这种力与作用面平行，故又称流动切应力，或粘性力。粘性力的方向，对流速大的流体层而言，它与流速方问相反，是阻碍流动的力；相应地，对流速小的流体层而言则是促使其加速的力。粘性力的大小可由牛顿内摩擦定律确定。

由此可见，非牛顿流体即不满足该定律的流体。

2.2.1 动手体验

图4 实验材料：清水、玉米淀粉、容器 图5 搅拌（拍摄图片格式有误，该图片来自百度）

1、首先准备清水(凉水即可)约500ml，一袋玉米淀粉。

2、将清水和玉米淀粉均匀混合（比例约为1:3），并用力搅拌至二者均匀。

3、等到用手指可以缓慢从表面穿入，而用蛮力在表面捶打似乎硬如磐石，无法穿透。

2.2.2 亲自体验结果

图5 搅拌

图6 用手体验

1、用手指拨动液面，可以看到有像豆腐渣一样的裂纹出现。

2、抓起一把，用手搓揉成团，摊开手，会发现液体从指缝中流走。

3、用拳头或坚硬的东西击打时，像水泥一样坚硬，根本无法使液面发生形变，纹丝不动。

3 结语

非牛顿流体能够爆红网络，也是因为它的特殊性，人们对新奇的事物总是好奇的，于是就有了许多人录出视频常配的文字“牛顿看了都要震惊”。其实，制作过程并不难，但其原理却富含了更多更伟大的理论知识。这背后，又是多少人的心血和努力。我们，也不过是在享受着前人的成果。而这个充满无数未知的世界，还需要我们永无止境的探索啊。

在非牛顿流体流体的实验中，柔的是性质，而钢的使其所蕴含的另一个值得探求的面。

人类就在这种柔与钢的抗衡中不断摸索，砥砺前行。

未来是属于我们的，未来是属于更多敢于探索创新的人们的。而这一切都在警示着我们：脚踏实地，不忘初心。

参考文献：百度https://mz.mbd.baidu.com/m9rjrhw?f=cp&u=42063b0687a61d23