چگونه خودتان سیال‌های غیر نیوتنی بسازید

ایده‌ی تدریس خواص تغییر شکل ماده در مکانیک پیوسته ممکن است برای بیشتر معلمان و دبیران، خسته کننده و کسالت آور به نظر برسد. این مقاله آن را برای شما طبقه بندی و آسان کرده است. یک فعالیت ارائه کنید و اوبلیک یعنی یک سیال غیر نیوتنی با نشاسته‌ی ذرت و آب درست کنید تا به شاگردان ممتاز و محققان کمک کند درک بهتری از آن داشته باشند.

واقعیت جالب :

با مقدار مناسب سیال ضخیم برشی و سرعت مناسب واقعاً ممکن است که بر روی این سیال بدون غرق شدن، قدم زد.
سیال‌های غیر نیوتنی سیالهای هستند که ویسکوزیته‌ی آنها به تنش برشی و میزان تنش برشی وابسته است. آنها ویژگی‌های تغییر شکل را (هم ویژگی‌های جامد و هم ویژگی‌های مایع) بسته به مقدار تنش اعمالی و هم چنین زمان اعمال تنش، از خود نشان می‌دهند.
عموماً تصور این مفهوم می‌تواند برای بیشتر دانش آموزان دشوار باشد. با کمی مواد، ساختن سیال‌های غیر نیوتنی در هر جایی ممکن است چه خانه باشد، چه مدرسه و چه دانشگاه. با اضافه کردن عنصر سرگرمی احیا کننده به این فرآیند، دانش آموزان قادر خواهند بود که میزان واقعی تنش که برای ایجاد تغییر در سیال‌های غیر نیوتنی لازم است را درک کنند.
چیزهایی که نیاز خواهید داشت :
• یک جفت دستکش یک بار مصرف
• 2 فنجان نشاسته‌ی ذرت
• یک بطری نشاسته‌ی مایع
• افزودنی رنگی
• قطره چکان آزمایشگاهی
• یک فنجان آب
• شیشه‌ی درب دار و یا کیسه‌ی کیپ زیپ
• قالب آلومینیومی با اندازه‌ی متوسط
• یک بطری چسب
• یک ورق کاغذ آشپز خانه
درست کردن اوبلیک :
* دستکش تمیز بپوشید تا کف دست و مچ را بپوشاند.
* کاسه‌ی بزرگ را بردارید و نشاسته‌ی ذرت را در آن بریزید.
* آب را به تدریج در کاسه بریزید تا خمیر نشاسته‌ی ذرت صاف و ابریشمی به دست آید.
* به اضافه کردن خمیر نشاسته و یا آب بیشتر به کاسه، ادامه دهید تا مخلوط را غلیظ‌تر یا رقیق‌تر بکنید.
* با دستان خود تا وقتی که بتوانید فشار سیال را بر روی دستانتان احساس کنید، مخلوط را هم بزنید. این فشار باید با سرعت کاهش یابد و با افزایش سرعت افزایش یابد.
* کمی رنگ غذا به اوبلیک اضافه کنید تا ظاهر ژله‌ای و یا لعابی به آن بدهد. این کار سرگرمی دانش آموزان را افزایش خواهد داد.
زمان سرگرمی است :
* مخلوط را به آرامی با انگشت خود هم بزنید و ببینید که چه با نرمی می‌چرخد. حال به تدریج سرعت هم زدن و اختلاط را افزایش دهید. مخلوط سعی می‌کند حرکت انگشت شما درون خود را محدود کند.
* مخلوط را در قالب آلومینیومی بریزید و سعی کنید آن را با چرخش مداوم و اعمال نیروی کم با کف دست خود، به شکل توپ غلت دهید. سپس مخلوط توپی را رها کنید و ببینید که چگونه طبق شکل قالب، پخش می‌شود.
* انگشت خود را به طور خیلی آرام در مخلوطی که پخش شده، فرو کنید و ببینید که چگونه به آسانی فرو می‌رود. حال سعی کنید با حرکت سریع کف دست خود به سطح آن ضربه بزنید. می‌بینید که اوبلیک در مقابل این حرکت مقاومت می‌کنید. هم چنین بر خلاف آنچه که انتظار می‌رفت مخلوط چلپ چلوپ نمی‌کند و در عوض حتی سطح جامد سفت‌تری را تشکیل می‌دهد.
این ساده‌ترین و رایج‌ترین روش ایجاد سیال غیر نیوتنی است. در صورت نبود نشاسته‌ی ذرت، می‌توان به جای آن از بتونه‌ی سبک، کچاپ و ژله استفاده کرد تا خواص سیال‌های غیر نیوتنی را نشان داد. بیایید ببینیم که چگونه بتونه‌ی سبک درست کنیم.
درست کردن بتونه‌ی سبک :
* کاسه‌ای بردارید و چسب را در آن بریزید.
* چند قطره افزودنی رنگی با استفاده از قطره چکان اضافه کنید و به خوبی مخلوط کنید تا این که رنگ کاملاً پخش شود.
* نشاسته‌ی مایع را بر روی چسب رنگی بریزید.
* محتوای کاسه را هم بزنید و بگذارید حداقل 5 دقیقه بماند.
* کل محتوای کاسه را بردارید و بر روی یک ورقه‌ی تمیز کاغذ آشپز خانه قرار دهید.
* مخلوط را به مدت 10 دقیقه کاملاً ورز دهید تا رطوبت اضافی خارج شود.
زمان سرگرمی است :
* بتونه‌ی سبک را به شکل توپ درآورید. این توپ را به یک سطح سخت بکوبید و پرش آن را تماشا کنید.
* توپ را بین انگشتان خود نگه دارید و یک گاز سریع از آن بردارید. کل توپ به دو قسمت تقسیم می‌شود.
* حالا کمی از محصول را در دستان خود بگذارید و بر انگشتان خود پخش کنید. بتونه‌ی سبک باید بین انگشتانتان جاری شود.
با این که درست کردن و درک سیال‌های غیر نیوتنی آسان است اما باید به دقت دور ریخته شوند. سیال باقیمانده یا مصرف نشده باید در کیسه‌ی کیپ زیپ و یا شیشه‌ی درب دار، قرار داده شود. هرگز نباید باقیمانده‌ی مخلوط را در دستشویی بریزید و یا اوبلیک و بتونه‌ی سبک را در سینک بریزید. این سیال‌ها، لوله‌ها را مسدود می‌کنند و بعداً باعث اذیت و آزار می‌شوند.