Fyzika v 15A

Hrátky s nenewtonovskou kapalinou

Když jsme se žáky třídy 15A SPŠST Panská probrali základní vlastnosti kapalin, nabídl jsem možnost, že jim ukážu kapalinu, která se chová zcela jinak, než se chovaly dosud probírané kapaliny. Kluci pochopitelně souhlasili. Proto jsem před další hodinou fyziky namíchal tzv. nenewtonovskou kapalinu z kukuřičného škrobu a vody. Kapalinu jsem pak přinesl do třídy spolu se stejnou nádobou s vodou.

„Vodu pochopitelně znáte,“ říkám na úvod. „Nepřekvapí vás dvě vlastnosti. Za prvé - nezávisí na tom, jak rychle zasunete lžíci do vody, vždy budete muset působit na lžíci stejně velkou silou,“ říkám a předvádím zdánlivě stupidní experiment.

„Pokud totéž zkusíte v té druhé, tzv. nenewtonovské kapalině,“ pokračuji a beru do rukou druhou nádobu, „ucítíte při rychlejším zasunutí lžíce do kapaliny větší odporovou sílu a budete tedy muset působit větší silou, abyste lžíci zasunuli až na dno nádoby.“ Přitom vše demonstruji a na klucích je vidět, že se už těší na možnost si vše zkusit samostatně.

„Druhý experiment, který si budete moci za chvíli vyzkoušet,“ pokračuji v experimentování, „je založen na stejném principu, ale vypadá trochu jinak. Co se stane, když do nádoby s vodou ponořím lžíci a tu lžíci budu různě rychle vytahovat ven?“ ptám se.

„No vytáhnete lžíci ven,“ zní poměrně logická odpověď na mojí podivnou otázku.

„Ano, to je pravda,“ souhlasím a současně předvádím tento triviální experiment.

„Ale co se stane, jestliže totéž budu zkoušet v tom rozmíchaném škrobu?“ pokračuji v dotazování se a stavím na stůl nádobu s nenewtonovskou kapalinou.

Kluci mlčí a přemýšlejí. Je jim jasné, že to nebude stejné jako v případě vody.

Ponořím tedy lžíci do kapaliny a pomalu jí vytahuji ven. Nestane se nic zvláštního - kapalina po lžíci zteče zpět do nádoby a lžíce je venku. Znovu ponořím lžíci do kapaliny a tentokráte jí vytáhnu prudkým pohybem. Tedy přesněji řečeno: chci jí vytáhnout prudkým pohybem. Jenže při prudkém pohybu lžíce se spolu se lžící zvedá i nádoba s kapalinou.

„Tak to je hustý!“ zazní ze třídy klasická hláška.

„Vysvětlení spočívá ve tvaru molekul té kapaliny. Díky přítomnosti škrobu jsou ty molekuly dlouhé, a proto se chová kapalina při rychlých změnách jinak, než se chová při pomalých změnách. Detaily se přiznám, že nyní přesně nevím.“

Kluci jsou s vysvětlením spokojení. Napjatě čekají, až jim vše půjčím a budou si moci sami pohrát.

Když si pohrají, mám připraven ještě jeden experiment. Připojím LabQuest, který poslouží nyní jako tónový generátor, k reproduktoru, na něj na igelitový sáček naliju trochu nenewtonovské kapaliny a budeme sledovat, co se bude dít při změně frekvenci zvuku pouštěného do reproduktoru. Při určité frekvenci se kapalina začne v některých částech reproduktoru zvedat a bude vytvářet jakési „krápníky“, které se budou chvíli držet a pak zase spadnou zpět do kapaliny.

I tento experiment se klukům ze třídy líbil.

Průběh experimentování zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jakub Folberger