Секція Фізика Тема «Всупереч законам Ньютона», Контент-платформа
Тема: «Всупереч законам Ньютона»
Автор роботи:Науковий керівник:
ГБОУ ЗОШ №10, 6-А клас
Ми ще не вивчаємо фізику, але цей предмет цікавий мені. Давні називали фізикою будь-яке дослідження навколишнього світу та явищ природи. Таке розуміння терміна "фізика" збереглося до кінця 17 ст. Пізніше з'явився ряд спеціальних дисциплін: хімія, що досліджує властивості речовини, зумовлені особливостями його атомної структури, біологія, що вивчає живі організми тощо.
Жодна людина не може уникнути реального матеріального світу, що оточує його і в якому він сам живе. Природа, побут, техніка і все те, що оточує нас і в нас самих відбувається, підпорядковане єдиним законам походження та розвитку – законам ФІЗИКИ.
Природа – справжня фізична лабораторія, у якій людина має бути активним спостерігачем, творцем, але з рабом природи, нездатним хоча б наближено пояснити природні явища, які вони спостерігають.
Однією з моїх улюблених передач є Галілео. Саме в ній я побачив, як ведучий проводить експеримент «Відмінність ньютонівської від неньютонівської рідини». Я звичайно ж повторив експеримент. У мене все вийшло! Але виникли питання: якщо це неньютонівська рідина, то яка ж -ньютонівська?, Чому неньютонівська рідина має такі властивості?, Де можна використовувати властивості рідини? Щоб на них відповісти, я вирішив зайнятися проектом «Всупереч законам Ньютона».
Мета проекту: вивчення властивостей неньютонівської рідини.
- дізнатися про незвичайні властивості рідин.
- довести, що в домашніх умовах можна зробити неньютонівську рідину.
- провести експерименти, що демонструють незвичайнівластивості неньютонівської рідини.
- припустити, де можна використовувати властивості таких рідин.
- розповісти одноліткам про неньютонівську рідину та її властивості.
Об'єкт дослідження – неньютонівська рідина.
Предмет дослідження – властивості неньютонівської рідини.
Актуальність даного проекту полягає в тому, що вивчення фізики починається з 7 класу і якщо я, вивчивши властивості неньютонівської рідини, зможу розповісти про них своїм однокласникам, то це не тільки підвищить інтерес до нового предмета, а й, можливо, приведе до бажання самостійно вивчати інші теми, а також проводити посильні експерименти.
Відмінність ньютонівської та неньютонівської рідин.
Ньютонівська рідина, в'язка рідина, рідина, що підкоряється при своєму перебігу закону в'язкого тертя Ньютона. Для прямолінійної ламінарної (шарової) течії цей закон встановлює наявність лінійної залежності (прямої пропорційності) між дотичною напругою t в площинах дотику шарів рідини і похідної від швидкості течії u за напрямком нормалі n до цих площин, тобто , де h - динамічний коефіцієнт в'язкості. У випадку просторового течії для ньютонівської рідини, має місце лінійна залежність між тензорами напруг і швидкостей деформацій.
Інша справа – це неньютонівські рідини. Їх особливість полягає в тому, що їх текучие властивості коливаються в залежності від швидкості струму.
Ще наприкінці XVII століття великий фізик Ньютон звернув увагу, що веслувати веслами швидко набагато важче, ніж робити це повільно. І тоді він сформулював закон, згідно з яким в'язкість рідини збільшується пропорційно силі на неї.
Неньютонівські рідини непіддаються законам звичайних рідин, ці рідини змінюють свою щільність і в'язкість при дії ними фізичної силою, причому як механічним впливом, а й навіть звуковими хвилями. Чим сильніший вплив на звичайну рідину, тим швидше вона тектиме і змінюватиме свою форму. Якщо впливати на Неньютонівську рідину механічними зусиллями, ми отримаємо зовсім інший ефект, рідина почне приймати властивості твердих тіл і поводитися як тверде тіло, зв'язок між молекулами рідини посилюватиметься зі збільшенням сили впливу на неї. В'язкість неньютонівських рідин зростає при зменшенні швидкості струму рідини. Зазвичай такі рідини дуже неоднорідні і складаються з великих молекул, що утворюють складні просторові структури.
Використання неньютонівської рідини.
У світі як не дивно дуже популярні дані рідини.
1. У США на основі даних рідин, міністерство оборони розпочало випуск бронежилетів для військових. Дані бронежилети за своїми характеристиками навіть краще звичайних, тому що легше за вагою та простіше у виготовленні.
2. Так само неньютонівські рідини використовуються в автопромі, моторні масла синтетичного виробництва на основі неньютонівських рідин зменшують свою в'язкість у кілька десятків разів, підвищуючи оберти двигуна, дозволяючи при цьому зменшити тертя в двигуни.
3. Група студентів Західного резервного університету Кейза (Клівленд, США) пропонує латати дорожнє покриття водонепроникними мішками, наповненими неньютонівською рідиною. Коли на неї не діють зовнішні сили, вона тече, як рідина, але як тільки на неї накочується колесо автомобіля, вона миттєво перетворюється на тверду, як асфальт, субстанцію.
Цей метод може виявитися дещо дорожчим,ніж звичайні асфальтові «латки», проте він дозволяє суттєво економити час і працівників дорожньої компанії, і водіїв, зазвичай змушених об'їжджати місце, що ремонтується.
Ґрунтуючись на властивостях неньютонівської рідини, я хочу запропонувати ще кілька способів її використання.
1. Виготовлення контейнерів для транспортування і зберігання скляних предметів, що легко б'ються (скло, посуд, ялинкові іграшки та ін.)
2. Використання неньютонівської рідини при виготовленні захисних засобів (наколінники, налокітники, шоломи та ін.) для спортсменів, а також їх застосуванні під час навчання маленьких дітей ходьбі.
Неньютонівська рідина має істотний недолік: рідина втрачає свої властивості, коли з неї випаровується вода. Мною було проведено дослідження, в результаті якого я з'ясував, що властивості зберігаються 2-5 днів, залежно від температури навколишнього середовища.
t навколишнього середовища
Кількість днів, протягом яких властивості зберігаються