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会跳舞的起泡胶

2022-04-15

中国科技教育 2022年2期
关键词:量杯弄脏垃圾袋

本次实验活动可能会把环境弄脏,所以一定要在室外或者容易清洁的地方进行。在实验过程中可能不会把音箱弄脏,但也有可能遮盖用的塑料会破裂,这样起泡胶就会渗入音箱内部。在进行实验之前,一定要先得到成年人和音箱主人的允许。

实验条件及材料

● 玉米淀粉

● 水

● 1 个大碗

● 量杯

● 食用色素

● 智能手机或其他可以播放音乐的设备

● 带有低音炮的插电音箱,以及可连接到你手机的插头

● 垃圾袋

活动步骤

(1)在碗里混合1 量杯玉米淀粉和半杯水。

(2)玩一下这些神奇的起泡胶。你可以试着揉搓一下它,看着它慢慢变硬,或者抓起一些黏乎乎的起泡胶,让它们从你的指缝中慢慢流出来(图1)。

(3)用你的手机下载一个频率发生器应用程序。

(4)将你的手机连接到音箱上(图2)。

(5)用垃圾袋盖在音箱上防止其受损。

(6)把起泡胶倒在音箱上(图3)。

(7)选择一个频率通过音箱播放。我们发现100 赫兹是一个很好的起点。

(8)现在就让我们看看起泡胶的舞姿吧(图4)!

(9)改变一下播放的频率,看看在不同的频率下,起泡胶跳舞的方式有什么不同。

(10)你也可以添加一些食用色素让起泡胶进行色彩丰富的舞蹈(图5)。

活动概述

这种起泡胶玩起来很有趣,但是什么让它如此独特呢?它是非牛顿流体,艾萨克·牛顿爵士描述了常规液体的行为,但这种黏液并不符合这个规律。当你用手戳起泡胶或把它揉成一个球(也就是施加一个力),它会变得越来越硬,几乎像一个固体,这就是所谓的剪切增稠。但是,對于普通的牛顿流体来说,稠度是不变的。

我们的起泡胶表现得有点奇怪,那是由于水中含有玉米淀粉颗粒。当你慢慢地触摸这些起泡胶时,这些颗粒有足够的时间离开你的手指,所以它感觉像液体。当你快速地揉搓这些起泡胶时,它内部的颗粒就会聚集在一起不移动,所以它感觉像固体。

在本次实验活动中,音箱的振动使起泡胶从半液体状态快速地转变成半固体状态,形成了一些惊人的形状!高频率的振动次数更多,而低频率的振动次数较少。所以,当你改变通过音箱播放的频率时,你会注意到起泡胶在以不同的方式运动。

在较高的频率下,每次振动之间间隔的时间很短,所以起泡胶只是在音箱上剧烈抖动。在较低的频率下,音箱就像一个蹦床,起泡胶会失控地四处弹跳。在我们的实验中,20 赫兹左右的频率会使起泡胶最大限度地四处移动,而不会飞离音箱!

虽然这种起泡胶很容易制作,但我们仍然不完全了解它。最近,科学家利用高速视频、力传感器及X 光记录下了用一根棒子击打一个起泡胶容器的过程。他们发现,我们可能需要重新思考才能明白非牛顿流体是如何工作的。

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