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口香糖开椰子能行吗

2017-06-12

小哥白尼·趣味科学画报 2017年3期
关键词:牛顿流体护具外力

假设你因为某些原因漂流到一个热带无人海岛上,身上除了几块口香糖外没有任何吃的,而岛上最容易弄到的食物是长着厚壳的椰子。那么,在没有专业工具的条件下,怎样才能打开椰壳获取食物呢?

徒手撕椰子?除非你拥有比大猩猩还要强壮的手臂。

找块石头砸?根据牛顿运动第三定律(力的作用是相互的),你的手更可能比椰子先被弄破。

难道没别的办法了吗?别灰心,想想是不是忘了什么——没错,就是那几块口香糖!只要将其捏成一个小圆锥放在地上,然后拿起椰子砸下去,你马上就能喝到甘甜清爽的椰汁了!什么,你不相信软软的口香糖能有这种威力?嘿嘿,赶快来见识一下非牛顿流体的神奇之处吧!

流体:牛顿还是非牛顿?

流体,虽然是个很有“学术范儿”的词语,但其实就是指那些有流动性但没有固定形状的东西,比如大家最熟悉的水。三百多年前的大科学家牛顿对水进行了详细的研究,并总结出它的一个很经典的特征——你再怎么搅,水都不会变稀!呃……真不知道牛顿把这个研究成果交给皇家科学院时那些审核的人是什么表情(牛顿:放心,我很学术范儿地表述成“该流体所受应力与应变速率成正比,即其黏度不受搅拌、冲击等机械因素影响而变化”)。不过,后来人们干脆就把具有这种特征的流体称为“牛顿流体”,不具有该特征的自然就是“非牛顿流体”了。

你或许对“非牛顿流体”还是没什么概念。无需担心,它并非什么实验室里的黑科技物质,你在日常生活中就见过不少呢!除了前面提到的口香糖,小到细胞里的细胞质,大到整个地球的地幔,还有沥青、油漆、牙膏、血液、果酱、面糊糊……这些部是非牛顿流体!当然,非牛顿流体也分很多种类,而我们开椰子的口香糖则属于其中很特别的一种——剪切增稠流体。

吃软不吃硬

所谓“剪切增稠”,通俗地讲就是“吃軟不吃硬”。你越是给它来硬的,它就越硬;你越是轻轻地揉捏,它就越软。造成这种奇特性质的原因在于流体内部的那些组成微粒,当有巨大的力量作用时,流体中的局部微粒挤压在一起并相互吸引,这些微粒团结起来一起抵抗外力,于是流体(口香糖)就突然变“硬”了。如果外力消失,微粒就会散开,流体(口香糖)就会变回原来软软的样子。

这也就说明了人们平时嚼口香糖时为什么没啥影响——因为大家嚼口香糖时并没有怎么用力。倘若用砸椰子的力量来嚼,恐怕“力开椰子”的口香糖也会“以牙还牙”,然后……总之牙医可就有的忙了。这种“吃软不吃硬”的特性非常适合用于制造护具,正常活动时用力相对缓和,护具柔软、穿戴舒适。当摔跤、磕碰甚至遭受攻击时,护具瞬间受到很大的力于是立刻变硬,起到保护作用。

另类小上上漂

要说非牛顿流体最有意思的用途,当然是——好玩!将玉米淀粉和水按体积比2:1配成混合溶液倒在池子里。如果你以很快的速度跑在溶液上就不会下沉,但如果只是静静地站在上面,则会很快沉下去。当然,这和开椰子一样,都是因为剪切增稠的非牛顿流体“吃软不吃硬”!

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