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神奇的水面懸浮指南
神奇的水面懸浮指南
更新时间:2025-04-26 12:12:06

漲知識了沒有?

01

神奇的口香糖開椰子實驗

央視節目《加油!向未來》中曾經進行過這樣一個實驗:利用口香糖破開了堅硬的椰子外殼。如果你沒有看過這個節目,那我們來回顧一下吧:

神奇的水面懸浮指南(世界上最神奇的液體)1

柔軟的口香糖破開了堅硬的椰子。圖片來源:央視網

視頻源自:騰訊視頻

怎麼樣,看到這一幕,是不是感覺有點難以置信?甚至有的網友看完之後問:

神奇的水面懸浮指南(世界上最神奇的液體)2

圖片來源:知乎

事實上,就算你用手使非常大的力氣拍到這樣呈錐狀的口香糖上,你的手部頂多會因為大力拍桌子而感到疼痛,但不會被戳爛的啦。為什麼口香糖對我們人體無害,卻能對椰子造成緻命一擊呢?

這是由于口香糖屬于一個特殊的家族:非牛頓流體(又稱剪切增稠流體)。

02

柔軟與堅硬的結合:非牛頓流體

要想明白什麼是非牛頓流體,那我們需要從牛頓流體開始。

首先,任何一種流體的内部都具有粘性。我們所熟知的石油、瀝青等流體的粘性就非常強;而純淨水、鹽水、糖水等流體内部同樣有粘性的存在,隻是不那麼明顯。這種粘性在力學中被描述為“流體層間的剪切力”。

當我們大力攪拌這些流體時,它們内部的粘性就會增加。如果增加的粘性與我們攪拌的力度為線性關系,那麼這種流體就叫做牛頓流體(力學描述為:“剪切力與剪切應變率為線性關系”)。而那些不成線性關系,粘性劇烈增強的流體就叫做非牛頓流體,又叫做剪切增稠流體。

手指抽出的速度略快了些,都産生了明顯的粘性。

神奇的水面懸浮指南(世界上最神奇的液體)3

手指抽出的速度略快了些,都産生了明顯的粘性。圖片來源:Youtube

翻譯成大白話就是這樣的:非牛頓流體在受力緩慢時,産生的阻力較弱;受力劇烈時,産生的阻力就會非常大,甚至會出現固體的形态。所以我們稱之為“吃軟不吃硬”,是一個實實在在的“矛盾體”。

我們日常生活中有着非常多的非牛頓流體,最典型的當屬廚房裡的澱粉溶液。如果你做過飯,那自然就知道,使勁攪拌澱粉溶液是很費勁的。

所以,猛烈砸下來的椰子殼外表很堅硬,可以激發出口香糖“堅硬的内心”,而我們手部非常柔軟,正常情況下,大力拍打錐狀口香糖是不可能受到嚴重傷害的!當然啦,如果你沖着科學家專門研制的剪切增稠液打上一拳,可能就會很疼了:

神奇的水面懸浮指南(世界上最神奇的液體)4

“堅硬“的剪切增稠液。圖片來源:Youtube

03

非牛頓流體還能這麼玩

科學家們利用非牛頓流體的獨特性質開發出了許多非常神奇的産品。例如,我們無法在水面上行走:

神奇的水面懸浮指南(世界上最神奇的液體)5

水面無法行走。圖片來源:Youtube

卻可以在這種液體上行走如飛:

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這種流體可以承載運動的物體。圖片來源:Youtube

當然啦,如果保持靜止不動,你就會深陷其中:

神奇的水面懸浮指南(世界上最神奇的液體)7

對靜止物體則毫無作用。圖片來源:Youtube

科學家們還将這種非牛頓流體應用在防彈衣上,将凱夫拉纖維侵泡在特制的剪切增稠液中,其抗彈能力可以得到極大的增加,從而可以大大減輕防彈衣的重量。

神奇的水面懸浮指南(世界上最神奇的液體)8

成規模生産的軍用液體防彈衣。圖片來源:央視新聞

怎麼樣,即使是普通的口香糖,

背後竟然也有這麼多奧妙!

下一次吃口香糖的時候,

一定别忘了和夥伴科普一下!

參考文獻:

[1] 王振東. 奇妙的非牛頓流體[J]. 力學與實踐, 1998, 20(1): 72-80.

[2] 徐钰蕾. 剪切增稠液的性能表征及其防護應用研究[D]. 合肥: 中國科學技術大學, 2012.

作者:流火

神奇的水面懸浮指南(世界上最神奇的液體)9

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