假設(shè)你因為某些原因漂流到一個熱帶無人海島上,身上除了幾塊口香糖外沒有任何吃的,而島上最容易弄到的食物是長著厚殼的椰子。那么,在沒有專業(yè)工具的條件下,怎樣才能打開椰殼獲取食物呢?
徒手撕椰子?除非你擁有比大猩猩還要強(qiáng)壯的手臂。
找塊石頭砸?根據(jù)牛頓運(yùn)動第三定律(力的作用是相互的),你的手更可能比椰子先被弄破。
難道沒別的辦法了嗎?別灰心,想想是不是忘了什么——沒錯,就是那幾塊口香糖!只要將其捏成一個小圓錐放在地上,然后拿起椰子砸下去,你馬上就能喝到甘甜清爽的椰汁了!什么,你不相信軟軟的口香糖能有這種威力?嘿嘿,趕快來見識一下非牛頓流體的神奇之處吧!
流體:牛頓還是非牛頓?
流體,雖然是個很有“學(xué)術(shù)范兒”的詞語,但其實就是指那些有流動性但沒有固定形狀的東西,比如大家最熟悉的水。三百多年前的大科學(xué)家牛頓對水進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并總結(jié)出它的一個很經(jīng)典的特征——你再怎么攪,水都不會變?。∵馈娌恢琅nD把這個研究成果交給皇家科學(xué)院時那些審核的人是什么表情(牛頓:放心,我很學(xué)術(shù)范兒地表述成“該流體所受應(yīng)力與應(yīng)變速率成正比,即其黏度不受攪拌、沖擊等機(jī)械因素影響而變化”)。不過,后來人們干脆就把具有這種特征的流體稱為“牛頓流體”,不具有該特征的自然就是“非牛頓流體”了。
你或許對“非牛頓流體”還是沒什么概念。無需擔(dān)心,它并非什么實驗室里的黑科技物質(zhì),你在日常生活中就見過不少呢!除了前面提到的口香糖,小到細(xì)胞里的細(xì)胞質(zhì),大到整個地球的地幔,還有瀝青、油漆、牙膏、血液、果醬、面糊糊……這些部是非牛頓流體!當(dāng)然,非牛頓流體也分很多種類,而我們開椰子的口香糖則屬于其中很特別的一種——剪切增稠流體。
吃軟不吃硬
所謂“剪切增稠”,通俗地講就是“吃軟不吃硬”。你越是給它來硬的,它就越硬;你越是輕輕地揉捏,它就越軟。造成這種奇特性質(zhì)的原因在于流體內(nèi)部的那些組成微粒,當(dāng)有巨大的力量作用時,流體中的局部微粒擠壓在一起并相互吸引,這些微粒團(tuán)結(jié)起來一起抵抗外力,于是流體(口香糖)就突然變“硬”了。如果外力消失,微粒就會散開,流體(口香糖)就會變回原來軟軟的樣子。
這也就說明了人們平時嚼口香糖時為什么沒啥影響——因為大家嚼口香糖時并沒有怎么用力。倘若用砸椰子的力量來嚼,恐怕“力開椰子”的口香糖也會“以牙還牙”,然后……總之牙醫(yī)可就有的忙了。這種“吃軟不吃硬”的特性非常適合用于制造護(hù)具,正常活動時用力相對緩和,護(hù)具柔軟、穿戴舒適。當(dāng)摔跤、磕碰甚至遭受攻擊時,護(hù)具瞬間受到很大的力于是立刻變硬,起到保護(hù)作用。
另類小上上漂
要說非牛頓流體最有意思的用途,當(dāng)然是——好玩!將玉米淀粉和水按體積比2:1配成混合溶液倒在池子里。如果你以很快的速度跑在溶液上就不會下沉,但如果只是靜靜地站在上面,則會很快沉下去。當(dāng)然,這和開椰子一樣,都是因為剪切增稠的非牛頓流體“吃軟不吃硬”!