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
在百年前的波士顿,一座高达15米的建筑因糖蜜储存量达12000吨而坍塌,随之涌出的糖蜜如8米高的巨浪般席卷四周,速度达到每小时56公里,导致21人丧生,150人受伤……
波士顿糖蜜洪灾现场,来自维基百科。
糖蜜作为制糖工业的次级产物,呈现出一种深褐色的外观,具有很高的粘稠度,其核心成分仍旧是糖。它既能够用于酒精的发酵生产,又可以直接作为食品食用。
糖蜜,来自Organic Facts。
糖蜜的粘稠度极大,相当于水的10000倍。在水中游动已颇为吃力,更不用说在那场灾难中,若被深及腰间的糖蜜所困,那便是完全无法动弹。
波士顿邮报报道,马群如同粘蝇板上的苍蝇般纷纷丧命。挣扎得越激烈,陷入的困境就越深。这种情况,人类亦然。
然而,按照常理,这种浓稠的液体应当缓慢地向外蔓延,却为何能以56km/h的速度迅速扩散,并且还引发了巨大的波浪呢?
糖蜜这么浪
因为它是一种
也就是说,糖蜜的粘稠程度受到所承受力量的影响,力量越大,其粘稠度却会相应降低。
当储存罐刚刚出现裂缝,在地球引力的作用下,糖蜜的粘稠度降低,宛如泛滥的洪水般迅猛流出,肆虐摧毁了房屋和桥梁,将人们卷入其中开yun体育官网入口登录app,甚至将他们击打得粉碎。
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,流动速度便会降低,粘稠度随之增加,导致人们难以脱身。这不仅使得救援行动变得异常困难,而且清理灾区的任务也极为艰巨。据说,即便在几十年后的夏日,仍能嗅到糖蜜的气味。
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
非牛顿流体的大家庭中,存在着众多奇特成员,他们不仅能够砸碎椰子,甚至还能抵御子弹的攻击。
然而,在欣赏其独特魅力之前,我们应当首先深入探究非牛顿流体的定义及其特性。
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。
单个海洋球不具备流体的特性,然而,当数以千计的海洋球被聚集在池中时,它们整体上却可以被视为流体。
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?
轻手轻脚地拿起一杯水,将其放置于传送带上,缓缓送入电梯内部,乘坐电梯平稳上升至六楼,整个过程中水杯未曾发生任何晃动或转动。
在此过程中,该水杯中的水进行了某种形式的移动,然而并未发生流动现象。流动现象必然涉及流体内部各部分之间的相对位移。
流动分为两种:拉伸流动和剪切流动。
拉伸流动,小虾手绘。
用细小的木棍或是勺子沾取少许蜂蜜,轻轻取出后,便能观察到蜂蜜沿着容器壁缓缓滴落。随着蜂蜜不断下移,其直径逐渐减小,同时流动的速度却逐渐加快。
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。
在广阔池塘的一隅,微风拂过水面,推动着池水向右平稳地前行。
在此情形下,池水并非整体以一致的速度向右流动,而是从水面至池底,流速呈现出逐渐降低的趋势,直至在池底流速降至零。
水流动的路径向右延伸,然而,其流速在垂直于流动方向的高度上发生了变化,这种现象被称为剪切流动。
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:
这实际上是通过两块并行的木板来替代先前提到的静止的池底,以及推动池水流动的风,在中间的水层中制造出剪切式的流动。
牛顿提出,若水层与木板相邻,则该水层将紧随木板同步运动或保持静止,其速度与木板保持一致。这一理论假设经过实验验证,得以确认。
牛顿黏性实验,图片来自Chegg Study。
流体本身具备黏性特性,亦即流体内部存在摩擦,故而要使上层木板维持匀速移动,必须施加相应的力量。
牛顿观察到,在水的情形下,施加于木板的拉力与木板移动的速率之间存在直接关系开元ky888棋牌官网版,因此水被归类为牛顿流体。
这个比值(在考虑去除水层厚度与面积因素之后),能够揭示流体自身的特性:
为了维持木板的恒定速度,所需施加的力道随之增大,这反映出液体的粘稠度相应提升,即液体越加浓稠。
非牛顿流体
然而,牛顿未曾察觉到,存在一类特殊的液体,它们的粘稠度并非恒定不变,这类液体被称为非牛顿流体。
用力拉动木板时,中间的液体可能会变得更加稀释,这种流体被称为非牛顿流体,它具备“剪切变稀”的特性,换言之,它表现出一种“逆来顺受”的行为。
之前提到的糖蜜就属于这一类。
此外,众多指甲油和油漆均具备剪切稀化特性,这有助于涂抹得更加均匀,粘附性更强;同时,在固化之前,它们也不容易滴落。
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”。
这类非牛顿流体的典型例子包括具有防弹性能的玉米淀粉浆液,以及能够击碎椰子的口香糖。
遇强则强
率先亮相的是玉米淀粉糊,其制作过程是将玉米淀粉与水按照2比1的体积比充分混合均匀。

对水和玉米淀粉糊的粘稠度进行了比较,结果显示玉米淀粉糊的粘稠度较高,尽管如此,它仍然属于流体状态。相关图片由me3340提供。
如果用拳头砸,会怎样呢?会不会拳头陷进去,但砸不到底呢?


挥动拳头击打水面和玉米淀粉混合物,水花四溅开元ky888棋牌官方版,而那混合物却依旧稳固如初。画面出自me3340。
用仿真枪打呢?


使用装有BB弹的模拟枪射击水和玉米淀粉混合物,装有水的容器被子弹击破,而玉米淀粉混合物仅留下一个微小的凹痕。图像来源于me3340。
这怕不是一块铁?
然而,只要手法恰当温和,玉米淀粉糊并不会给你带来困扰,它简直就是柔弱易驯的典型代表。

用手直接取拿并搓揉着带有色彩的玉米淀粉浆,在用力搓揉的过程中,它显得较为坚硬,然而一旦手劲放松,便会迅速变得稀薄。图示源自“歪果仁集中营”。
紧接着,我们将进行一场既美味又充满乐趣的家庭实验:小虾将亲自展示如何用口香糖击打椰子。
取出口香糖后,请勿咀嚼,而是将其卷成一体,捏合成一个完整的形状,然后继续塑形,使其成为圆锥状。若椰子壳较为厚实,建议使用三块或更多的口香糖。

捏好之后,将锥形口香糖尖朝上摆放好。
务必要精确地找到椰子坚硬外壳上最薄弱的部位,然后瞄准该处,用力将口香糖击打下去。若是发现软皮过于厚实,可以先使用刀片轻轻削去一部分。

砸击需迅速有力。观察可见,口香糖几无损伤,反观椰子,却因撞击而裂开了一个大缝隙,椰汁随之流出。
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。
捏着它,我不禁抱怨起来:这口香糖之所以能击碎椰子,全靠它自身的坚固……
确实,当所受外力极小的情况下,口香糖能够保持其形态稳定,并不完全符合流体的定义。
但口香糖毕竟还能捏动,椰子你捏一个试试……
因此,只要口香糖能够击碎椰子,便无需对其在强大压力下仍能保持坚韧的特性产生疑问。
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