Ciecz nienewtonowska

Raz na jakiś czas Tolek dołącza do naszej szkoły domowej i wtedy wzbijam się na wyżyny intelektu, żeby zapewnić wszystkich dobrą rozrywkę. Tak doszliśmy w swoich działaniach to prac nad cieczą nienewtonowską. Dla najmłodszych będzie to po prostu zabawa „glutkiem”, dla nieco starszych tłumaczenie właściwości ciała stałego i cieczy, a dla nastolatków może być kawał „poważnej nauki”. Wybierajcie to, co Wam najbardziej pasuje:

Naukowo rzecz biorąc:

Definicja mówi, że płyn to substancja, która może przepływać tj. swobodnie przemieszczać się oraz przyjmować kształt naczynia, w którym się znaduje (nie ma własnego kształtu).

Starszym dzieciom można przy okazji wyjaśnić, że płyn jest pojęciem szerszym, niż ciecz. Do tych pierwszych zaliczamy także gazy, plazmę, a także emulsję, pastę, itd. Tj. każda ciecz jest płynem, ale nie każdy płyn jest cieczą.

W języku potocznym posługjemy się pojęciem gęstości, tymczasem w nauce mówimy o lepkości (inaczej: tarciu wewnętrznym). Mówiąc obrazowo jest to opór wewnętrzny w substancji (pomiędzy jej cząstkami) przeciw płynięciu (ale nie opór zachodzący pomiędzy substancją, a ściankami naczynia).

Płyny newtonowskie znamy z życia codziennego – to choćby woda czy herbata. Możemy je przelewać, coś do nich wrzucać, wsadzać w nie rękę szybciej lub wolniej, pod różnymi kątami i jedyne, co możemy osiągnąć, to fajna zabawa w chlapanie. Nie spotka nas nic niespodziewanego; płyn pozostanie (nomen omen) płynny.

Cieczami nienewtonowskimi mogą być różnorakie emulsje i zawiesiny. Pod wpływem nacisku zmieniają swoje właściwości. Po użyciu siły mogą nabierać właściwości ciała stałego lub stawać się bardziej płynne. W ten sposób w cieczy nienewtonowskiej można popływać (byle powoli), ale można po niej także pobiegać (byle szybko przebierać nogami i pamiętać, że jak przestaniemy się ruszać, to ciecz zacznie nas wciągać).

Wersja dla przedszkolaka: 

Ciecz nienewtonowska to takie coś, w co możemy wsadzić rękę (nogę/zabawkę) jeśli będziemy to robić powoli – uda nam się wtedy zanurzyć i poczujemy wokół siebie coś płynnego. Jeśli ten sam ruch wykonamy szybko i mocno, to  można się mocno uderzyć – jakbyśmy uderzyli pięścią np. w twardą matę treningową.

Na dworze doświadczenia na ten temat możemy prowadzić latem. Kiedy biegamy po plaży, nad samym brzegiem morza tam, gdzie pisanek jest mokry, to uderzamy stopami szybko i mocno. Widzimy wtedy czasami, że tam, gdzie odbiła się stopa, piasek staje się bardziej zbity, suchy; dzięki temu możemy szybciej biec. Jesli natomiast będziemy poruszać się powoli, stopa „zagrzebie się” w błocie.

[Starszakom warto wprowadzić tu także tłumaczenie czym jest ciecz, gaz i ciało stałe; można to zrobić na milion sposobów. Nie będziemy tu opisywać żadnego z nich, bo na pewno każda rodzina potrafi to zrobić po swojemu. Jeśli mieliby Państwo jakieś wątpliwości, prosimy o komentarze i możemy dodać także tę część, popartą doświadczeniami i ćwiczeniami].

Przystępujemy do działania: 

Ciecz nienewtonowską w warunkach domowych najłatwiej zrobić z mąki/skrobii ziemniaczanej oraz wody. Wsypujemy mąkę do miski (dobrze, żeby była dość duża; w małej miseczce nie będzie można w pełni korzystać z zabawy), stopniowo dolewamy wodę i mieszamy. Początkowo robi się twarda „skorupa”, następnie masa stopniowo nasiąka i miesza się ją coraz łatwiej. Wodę warto dolewać naprawdę małymi porcjami, bo łatwo przedobrzyć i zrobić zwykłą ciecz newtonowską. Sprawdzić konsystencję możemy przy pomocą dużej łyżki – jeśli powoli możemy mieszać bez problemu, a szybkie mieszanie jest coraz trudniejsze to znaczy, że ciecz nienewtonowska jest gotowa. Można zaczynać. :)

Ile dzieci, tyle pomysłów na zabawę. Można moczyć ręce, przelewać, lepić kulki, wrzucać do środka piłeczkę i sprawdzać czy się odbije, rozlewać na stole, a potem przesuwać lub podnosić to, co przed chwilą było kałużą, a nagle staje się plackiem. Można walnąć młotkiem (szybko i wolno i zaobserwować różnice), wrzucić do środka zabawkę. Można się wysmarować, albo wylać sobie na głowę (sprawdzone na szybkich dzieciach).

Niektórzy decydują się zabarwić ciecz, bo robi sie wtedy bardziej efektowna, jednak z naszych doświadczeń wynika, że (jednak) łatwiej sprząta się białą wersję.

Wbrew pozorom sprzątanie po tym doświadczeniu jest proste i chętnie włączają się w nie dzieci. Jeśli odpowiednio szybko pozbieramy wszystko to, co kapało na stół, to uda nam się ulepić kulkę.

Jest też dodatkowa część doświadczeń z cieczą nienewtonowską, na którą my – pomimo naszego szaleństwa naukowego – nie wyraziliśmy zgody w domu. Jest to wersja „dla hardcore’owców”. Otóż: podobno jeśli ulepimy z tej masy kulkę i odpowiednio szybko i mocno rzucimy nią w ścianę, to kulka odbije się. Jeżeli jednak rzucimy zbyt słabo, zostanie nam na ścianie uroczy, spływający kleks. Uprzejmie prosimy o informację zwrotną jak wyszło, jeśli ktoś postanowi to sprawdzić.

 

Uwagi:

  • woda musi być chłodna
  • wodę należy dodawać małymi porcjami i dokładnie mieszać przed decyzją o zwiększeniu jej ilości
  • nie należy mieszać masy przy pomocy miksera – jest to jeden z łatwiejszych sposobów na przepalenie silnika (im szybciej mieszamy tym większy opór)

 

Szaleni Naukowcy

Dodaj komentarz

Twój adres email nie pojawi się na stronie.

*