Содержание
Как сделать неньютоновскую жидкость и идеи для игр с ней
научные игрушки | опыты | своими руками | физика | эксперименты
АвторТатьяна Пироженко
Вот и дошла наша очередь восторгаться необыкновенными свойствами неньютоновской жидкости 🙂 Так просто ее делать, так мало для этого надо, и так интересно с ней возиться! Даже мне было ужасно любопытно изучать ее волшебные свойства, а уж что говорить о детях! Я давно собиралась попробовать, что это такое, да все откладывала до какого-то “особого случая”. Спасибо Кате – она не стала ничего ждать, а как только прочитала в книжке с физическими опытами ее рецепт, сразу пришла ко мне с вопросом: “Где у нас крахмал?”. Пришлось доставать крахмал, заводить “тесто”, а потом началось настоящее чудо!
К сожалению, фото это плохо передают, потому что самое главное в таких жидкостях – как они себя ведут при работе с ними.
Неньютоновская жидкость, это такая жидкость, вязкость которой зависит от изменения скорости. Все мы знаем, что мед – густая жидкость, вязкая – он течет очень медленно и медленно заполняет сосуд, в который его перелили. А молоко – жидкость с малой вязкостью. Она тут же принимает ту форму, которую имеет сосуд и мгновенно растекается по нему. Но мед – это всегда мед, а молоко – всегда молоко. А вот неньютоновские жидкости могут быть и вязкими и тут же совершенно жидкими. Все зависит от того, что с ними делают. Пример такой жидкости – модные сейчас хэндгам (жвачка для рук) и лизун, а еще – обычная болотная трясина или зыбучие пески. А есть еще один вариант неньютоновской жидкости, которая называется “ооблек” (“oobleck”). И мы сами легко можем сделать такую жидкость прямо на кухне. Рецепт ее прост: понадобиться только крахмал (картофельный или кукурузный) и вода.
Итак, рецепт неньютоновской жидкости из крахмала: на 2 части крахмала добавить 1 часть воды и перемешать руками.
Мы для того, чтобы играть в миске, брали 1 стакан крахмала и пол стакана воды.
Кстати, если крахмала взять гораздо больше, то получится тот самый искусственный снег, о котором я как-то рассказывала зимой. Вот, оказывается, сколько всего интересного можно сделать из крахмала, не только кисели 🙂
| Неньютоновская жидкость из крахмала |
Первые необычности мы заметили еще на этапе смешивания жидкости. По виду и консистенции оно похоже на тесто для блинов. Но вот размешать ее достаточно сложно – она упирается рукам изо всех сил. И кажется, что крахмал так и не растворится в воде. И, действительно, он не растворится. Именно поэтому у жидкости такие интересные свойства. У нас получится суспензия – частички этой жидкости так и остаются обособленными друг от друга и от воды.
Но как только мы перестали стараться размешать крахмал, мы увидели, что жидкость уже перемешана и даже получилась очень однородной. Теперь с ней можно играть и изучать ее свойства.
Что делать с неньютоновской жидкостью?
Сначала мы изучали ее просто на ощупь.
Если быстро мять ее пальцами, сгребать в горсть, лепить комочки, то она ощущается как твердая. Но как только остановишься – все комочки буквально утекают сквозь пальцы. Это уже само по-себе очень необычное явление, с которым можно возиться целый час!
| Если жидкость мять в руках – то она затвердевает |
| Если жидкость оставить в покое – она стекает |
А еще можно попробовать “переливать” жидкость.
Если медленно наклонять миску, то жидкость течет как сметана. Но если резко ее наклонить – она совсем не течет. Поэтому дети придумали фокус, чтобы удивить папу. Витя показал ему миску с колышущейся белой водичкой и сказал, что выльет ее сейчас себе на голову.
И не успел папа запротестовать, как Витя опрокинул миску с водой над своей головой – и ничего не произошло, жидкость просто не вылилась! Даже я, которая уже знала, что так и должно случиться, ахнула! Что же говорить о непосвященном в секрет фокуса человеке! Надо будет запомнить этот фокус – покажем на каком-нибудь детском празднике 😉
| Жидкость медленно стекает вниз, но ее невозможно ни взболтнуть, ни выплеснуть |
| Если емкость с жидкостью резко перевернуть, то она не вытекает совсем |
Так же невозможно выплеснуть жидкость из миски. Она вообще не брызгается! если взять мячик и бросить его в миску – он просто влипнет в нее и никакого ожидаемого всплеска не будет! Это настолько противоречит нашим бытовым представлениям о свойствах жидкостей, что я все равно отправила детей играть на пол – а вдруг что-то там у них все же выплеснется на ковер? ))) Но ничего не выплеснулось, конечно же)
Если в жидкость что-то бросить – всплеска не будет. |
Кстати, любые капельки, которые дети все же накапали из миски, убрать очень легко. Ведь они не проникают в поверхность, а так и лежат совершенно сухими комочками. Их просто собираешь руками и кидаешь обратно в миску, где они тут же превращаются опять в воду.
Еще одна любопытная игра – наблюдать, как в жидкости вязнут игрушки. Если ими резко “топать” по поверхности, то они легко “перебегают” миску прямо по воде аки посуху 🙂 Но если они замешкаются на одном месте, то тут же начинают тонуть. И за несколько секунд полностью погружаются в трясину, из которой их потом очень трудно вытащить. Например, этого стоящего в воде по колено инопланетянчика легче поднять вместе с миской, чем отлепить от нее. Катя до последнего боялась, что ее котенка мы больше там не найдем)))
И теперь мы на собственном опыте прочувствовали, как бывает, когда засасывает болото или зыбучие пески. Вот оно как получается! Мы, конечно, уже видели подобные эффекты на видео, где люди бегали по неньютоновской жидкости, но одно дело видеть на видео, а другое – своими пальцами это почувствовать.
| Любые предметы в жидкости вязнут как в болоте. |
Впечатлений и новых ощущений море! Это не передать ни фото ни словами. Просто разведите крахмал водой, и вы все поймете сами! Если вы еще не делали – идите и делайте прямо сейчас!
для детей | из бумаги | Новый год | поделки | своими руками
Зимний городок на полке
Когда Кате было всего пара лет, я сделала этот городок для них с братом, чтобы дети могли играть в зимние забавы и дома. Тем более,…
Читать далее Зимний городок на полкеПродолжить
дети | игры для обучения естествознанию | опыты | развивающие игры
Мир через микроскоп
Пока изучали улиток, заодно смотрели через микроскоп на все подряд – иголки, нитки, листочки растений и т.
д. Этот еще советский школьный микроскоп когда-то мы купили…
Читать далее Мир через микроскопПродолжить
О ПРИРОДЕ КИСЕЛЬНЫХ БЕРЕГОВ | Наука и жизнь
«Молочные реки в кисельных берегах» нередко встречаются в русских народных сказках. Давайте попробуем разобраться, из чего состоит это студенистое подобие тверди в сказочном ландшафте.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Амилоза, одна из двух разновидностей крахмала, состоит из соединённых в цепочку звеньев глюкозы. Сама цепочка обычно закручена в спираль.
Другая разновидность крахмала, амилопектин, состоит из разветвлённых цепочек глюкозы.
На рисунке: гранулы крахмала разных растений. В зёрнышке риса содержится 60—82% крахмала, в пшеничном зерне — 57—75%, в кукурузе —65—75%, в клубнях картофеля — 12—24%.
‹
›
Открыть в полном размере
Чтобы сделать кисель, нужны вода и крахмал. Конечно, в кисель для вкуса добавляют ещё ягодный сок, сахар, мёд.
Но нас сейчас интересует вопрос: каким образом белый, похожий на муку, скрипучий на ощупь порошок превращает воду в густое желе?
Для начала выясним, что такое крахмал и откуда он берётся.
Крахмал — это питательное вещество, которое растения вырабатывают «про запас». Он содержится в листьях и стеблях почти всех растений. Но основные «хранилища» крахмала — семена и клубни. Человек с древних времён использует в пищу богатые крахмалом растения — рис, пшеницу, кукурузу, рожь, ячмень, овёс. Много крахмала и в картофеле.
В растениях крахмал откладывается в виде зёрен. Крахмальные зёрна разных растений отличаются по величине, форме, строению. Например, размер зёрен картофельного крахмала достигает 0,1 мм, а по форме они напоминают слегка вытянутые шарики. Зёрна кукурузного крахмала в несколько раз меньше в поперечнике — 10— 20 мкм и более плоские.
По химической природе крахмал — родственник сахара. Е го молекулы состоят из молекул глюкозы, соединённых в длинные цепочки.
(Напомним, что молекула обычного сахара — сахарозы — состоит из соединённых вместе молекул глюкозы и фруктозы.) Каким бы это ни казалось странным, но сладкая глюкоза в составе крахмала теряет всю свою сладость! Молекулы крахмала слишком большие, чтобы нужным образом воздействовать на вкусовые рецепторы, поэтому крахмал совершенно безвкусный.
На самом деле крахмал — вещество неоднородное и состоит из смеси амилозы и амилопектина (в картофельном крахмале — около 20% амилозы и 80% амилопектина). Молекулы амилозы — это длинные цепочки, которые обычно скручиваются в спираль. Такая цепочка может содержать от нескольких сотен до нескольких тысяч глюкозных звеньев. Молекула амилопектина имеет разветвлённое строение, а общее число звеньев глюкозы в ней может достигать десятков и сотен тысяч! В крахмальных зёрнах амилоза и ами-лопектин упакованы очень плотно: ветвистые цепочки амилопектина образуют прочный кристаллический каркас, а свободное пространство заполняют свернувшиеся в упругие клубочки молекулы амилозы.
В холодной воде крахмал не растворяется. В этом легко убедиться. Возьмём ложку крахмала и размешаем в стакане холодной воды. Сначала вода помутнеет, но, если дать ей постоять, зёрна крахмала осядут на дно.
Теперь посмотрим, что будет, если взболтанный в воде крахмал медленно нагревать. Зёрна начинают набухать, впитывая воду, но, пока температура меньше 55°С, никаких необратимых изменений не произойдёт: крахмал можно охладить и высушить — получится тот же самый белый порошок.
А вот если нагревать дальше, до 60—80°С, зёрна крахмала разбухают настолько, что при концентрации всего в 5% заполняют почти весь объём. При этом молекулы амилозы выходят из зёрен, переплетаются одна с другой, образуя трёхмерную сеть. В результате вода на наших глазах превращается в густую, вязкую субстанцию. Если её охладить, то получится гель, или, на языке кулинарных терминов, желе. И хотя этот гель на 95% состоит из воды, назвать его жидким трудно. Вода в составе геля не свободна, она «поймана» в ловушки — ячейки, образованные переплетёнными молекулами крахмала.
Дальнейшее нагревание, особенно при активном перемешивании, приведёт к разрушению гранул, да и цепочки молекул крахмала начнут рваться. В результате мы получим не кисель, а клейстер — густой, вязкий, клейкий раствор. Хозяйки знают, что кисель нельзя переваривать, поэтому обычно взбалтывают крахмал в стакане холодной воды, вливают в кипящий отвар фруктов или ягод, быстро перемешивают, а потом сразу снимают с огня. Кстати, кислота тоже приводит к разрушению молекул крахмала, по-этому сок кислых ягод добавляют в кисель в конце приготовления.
Что касается клейстера, то его можно использовать как клей для бумаги и ткани. В таком качестве крахмал применяли ещё 4000 лет до нашей эры: древние египтяне склеивали клей-стером листы папируса. А в Древнем Китае бумагу покрывали слоем рисового крахмала, чтобы предотвратить растекание чернил. Римляне в I веке нашей эры применяли крахмал не только как клей, но и при стирке белья. Крахмалили бельё и в средневековой Европе, особенно пышные рюши и кружевные воротники, а сухим крахмалом припудривали волосы.
В наше время крахмал используют практически для тех же целей, что и в далёком прошлом (ну разве что волосы не пудрят): в производстве бумаги, для отделки тканей и в пищевой промышленности. Причём не только как основу для киселя, но и как загуститель для кремов, соусов, начинок.
***
КРАХМАЛ ИЗ КАРТОФЕЛЯ СВОИМИ РУКАМИ
Возьмите пару картофелин, очистите и натрите на мелкой тёрке. Кашицу заверните в хлопчатобумажную ткань или в два слоя марли. Погрузите «мешочек» с картофельной кашицей в миску с холодной водой и как следует разомните пальцами. Крахмальные зёрна пройдут через ткань в воду. Вода при этом помутнеет. Когда крахмал осядет на дно, осторожно слейте воду. Выложите осадок на чистый лист бумаги или на ткань и дайте высохнуть. Крахмал готов!
КРАХМАЛ ПОМОГАЕТ АРХЕОЛОГАМ
У растений разных видов размер, форма, оптические и химические свойства крахмальных зёрен могут довольно сильно различаться. Зёрна крахмала сохраняются в неизменном виде тысячелетиями, и этим пользуются археологи.
Если внимательно рассмотреть под микроскопом крахмальное зерно, прилипшее, например, к каменной мотыге, мельничным жерновам или глиняному черепку, то можно определить, какому растению оно принадлежало, а следовательно, узнать, что выращивали и употребляли в пищу древние люди.
КРАХМАЛ И СИЛА ТЯЖЕСТИ
Как растение определяет, где верх, а где низ? Почему корни растут в глубь земли? Определить нужное направление роста растению помогают крахмальные зёрна — статолиты, которые находятся в клетках на конце растущего корешка. Под действием силы тяжести статолиты скапливаются в нижней части клетки. Если растущий корень положить горизонтально, статолиты сместятся и укажут правильное направление роста. В результате корень изогнётся и продолжит расти вниз. А вот в невесомости растения теряют ориентацию и корни у них растут в разные стороны.
ЗАЧЕМ ПОДКРАХМАЛИВАЮТ БЕЛЬЁ?
Если выстиранное бельё погрузить в разбавленный холодной водой крахмальный клейстер, отжать, подсушить и прогладить во влажном состоянии горячим утюгом, на поверхности ткани образуется тонкая плёнка из крахмала и связанной с его молекулами воды.
Подкрахмаленная ткань становится более жёсткой, лучше держит форму. Кроме того, плёнка крахмала защищает ткань от загрязнения: частички грязи не могут проникнуть к волокнам ткани, а при стирке легко смываются вместе с крахмалом.
Научная деятельность: Это жидкость или твердое вещество?
| |||||||||||||||||||
(Используйте любые цвета, которые вам нравятся.) Медленно добавляйте воду,
Слизь будет сочиться между вашими пальцами.
Вода и другие жидкости, обладающие свойствами,
Как смешать кукурузный крахмал и воду, чтобы приготовить ублек
Автор: Стефани Дулгарян
Этот пост может содержать партнерские ссылки.
Ознакомьтесь с нашей политикой раскрытия информации.
Иллюстрированные инструкции и видео, показывающее, как сделать ублек — неньютоновскую жидкость, которая течет как жидкость при медленном движении, но кажется твердой, когда вы быстро толкаете ее.
Чтобы детям было интереснее заниматься наукой, обязательно ознакомьтесь с нашим проектом «Съедобные растительные клетки».
Этот эксперимент с кукурузным крахмалом и водой — отличный способ узнать о состояниях материи и неньютоновских жидкостях. Это жидкость или твердое тело? Вам решать!
Вы можете взять его как твердое тело, но оно потечет сквозь пальцы, как жидкость — это не похоже ни на что, что вы чувствовали раньше!
Этот эксперимент может быть немного запутанным, но его очень легко создать, и он доставит удовольствие на целый день! Держите детей за прилавком, и этот Ооблек отлично вытрется!
Эксперимент с кукурузным крахмалом и водой
Вот простой рецепт Ублека:
ИНГРЕДИЕНТЫ УБЛЕКА –
- 1 чашка кукурузного крахмала
- 1/2 стакана воды
- маленькая тарелка или миска
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ –
- Газета (чтобы покрыть область эксперимента)
- Пищевой краситель (если вы хотите сделать его цветным)
- МАЛЕНЬКИЕ ПЛАСТИКОВЫЕ ИГРУШКИ
ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ КЛАССА –
Этот эксперимент можно использовать вместе с книгой доктора Зюсса «Варфоломей и Ублек».
Просто добавьте в смесь немного зеленого пищевого красителя и получайте удовольствие!
Рецепт ублека
ИНСТРУКЦИЯ – Смешайте кукурузный крахмал с водой в миске. Добавляйте больше или меньше каждого ингредиента, пока не получите консистенцию меда.
Играй!
- Постучите по поверхности ложкой – брызги?
- Возьмите горсть и смотрите, как она ускользает из ваших пальцев.
- Возьмите еще одну горсть и сожмите ее в ладонях. Проскальзывает?
- Медленно скользите пальцами по дну чаши. Попробуйте вытащить их быстро!
- Возьмите горсть и скатайте ее в ладонях, чтобы получился шарик. Перестань катиться и посмотри, что произойдет!
- Положите на поверхность маленькую пластиковую игрушку – она не утонет?
- Медленно перемешайте смесь пальцем. Вы чувствуете сопротивление?
- Теперь быстро перемешайте смесь пальцем – теперь вы чувствуете сопротивление?
Кукурузный крахмал и наука о воде Объяснение эксперимента
В 1700-х годах сэр Исаак Ньютон определил свойства жидкости.
Вода, сок и другие жидкости обладают этими свойствами и называются ньютоновскими жидкостями или жидкостями. Смесь кукурузного крахмала и воды имеет свойства одновременно является жидкостью и твердым телом, поэтому он идентифицируется как неньютоновская жидкость.
Эта смесь состоит из взвешенных в воде твердых частиц. Химики, физики и ученые называют этот тип смеси коллоидом . Коллоиды ведут себя иначе, чем твердые вещества и жидкости. Он может вести себя как твердое тело, когда вы прикладываете силу, но ведет себя как жидкость, когда на него не действует давление.
Можете ли вы назвать другие неньютоновские жидкости?
Кетчуп и зыбучие пески являются неньютоновскими жидкостями.
- В следующий раз, когда вам нужно будет достать из бутылки стойкий кетчуп, не шлепайте по нему — это на самом деле замедлит его. Все, что вам нужно сделать, чтобы вытащить его, это опрокинуть его и набраться терпения.
