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    文摘报 2019年08月29日 星期四

    口香糖能开椰子,你信吗

    《 文摘报 》( 2019年08月29日   07 版)

        首先把几片没有嚼过的口香糖揉成一个圆锥形,然后尖端朝上,底部平放在桌子上,接着用手捧起椰子到一定高度,用力往口香糖上砸。我们会发现,口香糖不仅不会被砸扁,反而会把椰子砸出一个洞。如此反复几次,椰子就能被破开。

     

        口香糖究竟为何拥有如此神功?其实其中的原理就是——非牛顿流体原理。口香糖中有一种胶基的成分,属于非牛顿流体中的切力增稠流体,这种流体在大的外力作用下黏度会变大,且外力越大,黏度就越大。

     

        当椰子以高速撞击口香糖时,口香糖黏度迅速增大,此时就表现得像固体一样坚硬,从而扎破椰子坚硬的外壳。而外力一旦撤出之后,它又会恢复成液体的性质。如果外力作用小而缓慢,它就会表现得和普通液体一样,具有流动性。它是一个吃软不吃硬的家伙。

     

        这种流体在发生增稠时,体积会略微膨胀,所以切力增稠流体也叫胀流性流体。淀粉溶液、海滩上的湿沙、混凝土浆等都属于这类流体。胀流性流体通常为多相混合物,比如海滩上的湿沙,是沙子和水的混合物。

     

        既然有非牛顿流体,就必然有牛顿流体。剪切应力和剪切速率符合牛顿流体公式的流体都属于牛顿流体。水、空气都是牛顿流体,它们的剪切应力和剪切速率成正比关系。

     

        只要是剪切力和剪切速率不符合牛顿流体公式的流体,都称为非牛顿流体。除了胀流性流体,非牛顿流体还包括假塑性流体和宾汉流体。厨房中的各种酱料、油、高分子溶液、泥浆,乃至生物体内的血液、细胞液都是非牛顿流体。

     

        宾汉流体的剪切应力和剪切速率也成线性关系,但与牛顿流体不同的是,它有一个屈服应力,只有当外力大于屈服应力时它才会发生流动。最典型的宾汉流体就是牙膏。在没有外力作用时,它看上去像固体。只有当我们用力挤牙膏时,它才会从管子里面“流”出来,被挤到牙刷上时,它也依然能够保持一定的形状而不会“趴”下去。如果不去挤它,即使你把牙膏管倒过来,它也不会流出来。同样的,我们可以推测出,像洗面奶、护手霜之类的东西也是宾汉流体。

     

        而假塑性流体表现出来的性质和胀流性流体恰恰相反,在低剪切速率下黏度保持为常数,当剪切速率增大,黏度反而减小。也就是说给它施加的外力越大,它表现出来的黏度越小。所以它也叫做切力稀化流体。

     

        血液、岩浆、酸奶、番茄酱、洗发水都属于假塑性流体。当我们缓慢搅拌酸奶或番茄酱的时候,会发现比较费劲,而搅拌得快了,反而会更加轻松。

     

        (《羊城晚报》8.24 蔡东民)

     

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