牛顿棺材板压不住时,请祭出此物防身!
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刚过去不久的情人节、元宵节
想必大家都过得甜甜蜜蜜吧
说起甜蜜
给大家讲一个甜蜜而又悲惨的故事:
波士顿糖蜜洪灾
一百年前于波士顿,一座十五米高的仓库坍毁kaiyun全站登录网页入口,里面存放着十二万吨糖蜜,倾泻而出的糖蜜掀起八米高的水墙,以每小时五十六公里的速度冲击周边地带,导致二十一人丧生,一百五十人受伤……
波士顿糖蜜洪灾现场,来自维基百科。
糖蜜是糖业生产的附属品,呈现深褐色,质地粘稠,核心成分是糖类物质。它能够用于酿造酒类饮品,同样适合作为食物食用。
糖蜜,来自Organic Facts。
糖蜜的粘稠度极为显著,其数值是水的万倍之多。在水中行进尚且困难重重,一旦陷入灾难时齐腰深的糖蜜之中,便必定会完全失去活动能力。
据波士顿邮报披露:许多马匹遭遇不幸,纷纷毙命。它们越是奋力脱身,越是深陷其中。人类同样如此。
然而这种浓稠的液体本应缓慢地向各处蔓延,为何能以每秒十五点六公里的速率前进,并且掀起巨大的波涛呢?
糖蜜这么浪
因为它是一种
也就是说,糖蜜的粘稠程度跟受到的力关联着,所承受的力越强,它的粘稠程度反而变得低一些。
储罐刚裂开那会儿,受重力影响,糖蜜变得稀薄,如同决堤的洪水般涌出,冲垮了房屋和桥梁,将人卷起又碾压成碎片。
被糖蜜冲毁的高架铁路,来自维基百科。
然而糖蜜一旦蔓延开来,其流动速度就会减慢,稠度又重新增加,这样就会将人困住。救援工作将异常困难,灾区的清理也十分棘手,据说几十年后的夏季,依然能够嗅到糖蜜的气息。
仔细一想
这个糖蜜
洒得远、粘得死、难清理
可真适合摧毁城市啊
非牛顿流体这个类别中,另有一些更为奇特的种类,它们能够用来击碎椰子,也能应用于防弹领域。
不过,在观赏它的形态之前,咱们得先弄明白非牛顿流体究竟是什么。
什么是流体
能任意改变形状,能流动的就是流体,比如气体和液体。
一个海洋球本身并非流体,然而成千上万的海洋球聚集在池中时,可以将其视为一种流体。
猫可以任意改变形状,填满容器,有时也可看作流体。
那么,什么是流动呢?
轻手轻脚地拿起一个水杯,把它放到传送装置上,让它在上面慢慢移动,进入电梯内部,乘坐电梯平稳地抵达六层,整个过程杯子都保持着静止,没有任何倾斜或转动。
在这个阶段,这杯水改变了位置,却并没有发生流动。真正的流动,必然涉及流体内部各部分的相互位移。
流动分为两种:拉伸流动和剪切流动。
拉伸流动,小虾手绘。
用细棍或浅勺取些蜜糖,然后提离,能见其往下淌。往下流时,蜜糖越来越稀,但流得也愈发急。
这种在流动方向上有流速改变的流动,就是拉伸流动。
剪切流动,小虾手绘。
设想某个宽阔水洼的局部,气流拨动水面,朝右方向持续稳定地行进。
在这种情形下,池水不会整体向右等速移动,而是从水面向池底,水流速度逐渐减缓,直到池底处完全停止。
水流朝右侧行进,但速度随垂直于行进路线的层次而变化,这种现象称为剪切型运动。
流体的流动都是由拉伸流动和剪切流动组合而成的。
牛顿黏性实验
牛顿在1687年做了一个实验:
就是两片并列的板子,充当了原先固定的池底,并且模拟了促使池水流动的风,于是在中间的水层里形成了剪切型的流动。
牛顿认为,紧挨着木板的液层,会随着木板一起移动或保持静止,移动速度和木板相同。这个想法通过实验得到了验证。
牛顿黏性实验,图片来自Chegg Study。
流体的粘滞性很强,或者,流体内部分子间存在阻碍相对运动的力,所以,要使上面的木板以恒定速度移动,就必须施加一定的外力。
牛顿揭示,水具备某种特性,即施加在木板上的牵引力度,同木板的行进速率之间存在对应关系,由此判定水属于牛顿流体。
这个比率,在扣除水层高度和覆盖范围的作用之后,便能够揭示流体的固有特征:
木板的运动速度若要维持不变,所需施加的力就越大,这表明液体的黏度越高,意味着液体更加粘滞难行。
非牛顿流体
然而,牛顿未曾察觉,存在某些特殊液体,其粘稠度并非恒定不变,这类液体即为非牛顿流体。
当你更加用力地拖拽木板时,中间的液体反而会变得愈发稀薄,这种物质展现出一种特殊的现象,即在外力增加时粘度降低,这种现象被称作“剪切变稀”,通俗地讲,就是它对外界作用力能够适应顺应。
之前提到的糖蜜就属于这一类。
另外,各类指甲油与油漆都具备剪切稀化特性,目的是为了让涂抹更加均匀,粘附更加稳固,并且在未固化阶段不易发生滴落现象。
奶油、番茄酱也是,难道它们也是故意方便我们涂抹的吗?
反之,就是“剪切增稠”,或者叫“遇强则强”。
这类流体中,有以抗弹性的玉米糊为代表,也有能击碎椰壳的口香糖作为范例。
遇强则强
最先出现的是玉米淀粉糊,它的制作方式是用玉米淀粉和水,按照容积两比一的配比,充分搅拌混合而成。
水的稠度与玉米淀粉混合物的稠度相比较,能够发现,后者比前者更加粘滞,不过它依然属于流体。这个结论的图片信息源自 me3340。
如果用拳头砸,会怎样呢?会不会拳头陷进去,但砸不到底呢?
用肢体冲击液体和玉米粉混合物,液体飞溅,混合物却毫无动静。素材源自 me3340。
用仿真枪打呢?
用水枪射击装满BB弹的道具枪,目标物是盛水的罐子和玉米淀粉做的粘稠物,结果罐子被射穿了,粘稠物上只留下一个浅坑,照片由me3340提供。
这怕不是一块铁?
不过只要动作足够温和,玉米淀粉糊不会对你造成麻烦,它确实属于那种容易被对付的类型。
用手指攥紧并反复捻动掺了颜料的玉米粉团,使劲攥和揉时它很坚实,一旦松开手,它就变得松软了。这个场景展示在一张照片上,照片源自歪果仁集中营。
下面要做一个既美味又有趣的亲子活动:用泡泡糖击打椰子,由小虾来亲自操作。
先拿出那块口香糖,不要咀嚼,直接将其卷曲,捏成团状,再塑造成锥形。倘若椰子壳比较厚实,最好准备三块或者更多口香糖。
捏好之后,将锥形口香糖尖朝上摆放好。
必须找到椰子硬壳表面软皮最薄的部位,瞄准口香糖往下敲击。倘若软皮过于厚实,不妨先借助刀片稍微刮削一下。
实施下砸必须迅速,观察到口香糖几乎没遭损坏,椰子则被砸出一个大窟窿,能够倒出里面的椰液。
当然,最后一步是插上吸管,把椰子喝掉啦!
补充一点:捏口香糖需要一定的耐心。
拿的时候我忍不住发牢骚:口香糖之所以能击碎椰子,是因为它自身足够坚硬……
确实,口香糖在受力很微的时候能够保持形态稳定开元棋官方正版下载,并非真正意义上的流体。
但口香糖毕竟还能捏动kaiyun全站app登录入口,椰子你捏一个试试……
因此,只要发现口香糖能够击碎椰子,就无需质疑口香糖在强大压力下表现出的坚韧特性。
明年元宵节
大家可以试试
在吃元宵、猜灯谜之余
用口香糖砸砸椰子
……
也是团团圆圆
岁岁(碎碎)平安