東安路169夾娃娃隊

展演模組名稱(實驗名稱): 非牛頓流體-胡秉竣洋康茂

團隊成員:黃竣鴻、林秉賢、康聖捷、鄭名洋、陳茂全、胡瑋哲

儀器說明

儀器說明:臉盆用來裝非牛頓流體, 玉米粉和水以5:3,3:2,6:5的比例來調配出非牛頓流體。


展演流程

-實驗演示影片照片

第一步,準備玉米粉和水。

第二步,計算混合比例有5:3,3:2,6:5。

第三步,開始混合。

第四步,開始對物體出力,用比較的,然後我們也開始用重物開始撞他,比較出當壓力不同的時候,會有什麼型態的流體。

第五步,同樣的物體去撞,不同比例的流體,找出那種比例的流體是最符合的。

第六步,問題討論剪應力之作用下,其剪應力與速度梯度(剪應變率)之 關係。


原理說明

非牛頓流體是剪應力和剪切變形速率之間不滿足線性關係的流體,是一種流體力學的概念,與牛頓流體相對,它的應力與速度梯度的關係不服從牛頓粘性定律。常見的非牛頓流體包括:高分子聚合物溶液、聚合物熔融體(熔融狀態的塑膠)、泡沫溶液、懸浮液、乳液、膏體(如瀝青)和一些生物流體(如血液)。

,而牛頓流體為在定溫及定壓之下,流體的動力黏制係數不會隨速度梯度變化,且保持定值,非牛頓流體的動力黏制係數則會隨速度梯度改變。對於非牛頓流體來說,作用於液體微元上的摩擦力除與目前的運動狀態外還與液體過去的運動狀態有關,也就是說,此種液體有記憶效應。其中一種比較廣為人知及易於家中試製的非牛頓流體為玉米澱粉加水的製成品(約5比3,注意是玉米粉5,水3)。

補充:

玉米粉溶液和一般水溶液的差別是:玉米粉溶液是一種「非牛頓流體」,而一般水溶液是「牛頓流體」。「非牛頓流體」的主要特徵是:流體的黏度會因為受到的壓力或速度而變化,壓力越大,黏度會增加,甚至成為暫時性的固體。因此當用力搥打非牛頓流體時,接觸面因為壓力大而黏度增加,拳頭就無法進入流體內部,也就不會沾上玉米粉了。


生活應用

可將非牛頓流體加在護具以及防彈衣,防彈帽,防彈護腿裡頭,以防彈或避免撞擊傷害.除此之外,亦可將其應用在防爆技術上,因其對瞬間壓力有抵抗性.


參考資料

https://zh.wikipedia.org/wiki/非牛頓流體

http://scigame.ntcu.edu.tw/water/water-011.html