解密非牛頓流體

徐杰

生活中，很多人都有這樣的經驗，面對一個剛買回來的椰子，要想吃到椰肉以及喝到椰汁，要費很大的力氣。中央電視臺科技類節目《加油向未來》中，主持人和現場嘉賓把口香糖做成尖錐的形狀，放在桌面上，然后拿起椰子，對準尖錐用力且快速地向下砸去，椰子居然被砸出了一個孔洞，椰汁也嘩嘩地流了出來。

這究竟是什么原因呢？讓我們做個實驗，感受科學的奇妙吧！

實驗材料

馬鈴薯粉、水、水盆、喇叭

實驗過程

1.把馬鈴薯粉倒入水盆。

2.加適量的水在水盆中（馬鈴薯粉和水的比例大約是2：1）。

3.攪拌成馬鈴薯粉的水溶液。

4.將手插入馬鈴薯粉的水溶液中，再拿出來，你會發現，手上沾滿了馬鈴薯粉溶液。

5.握緊拳頭用力砸入水盆，馬鈴薯粉的水溶液不僅沒有噴濺出來，拳頭也不會沾滿馬鈴薯粉（如圖1）。

6.張開手掌，沉浸到水盆底部，快速提手，水盆會一起跟著被提上來（如圖2）。

7.在桌上灑上一灘馬鈴薯粉的水溶液（如圖3），用手快速撥動馬鈴薯粉的水溶液，可以將這些馬鈴薯粉的水溶液全部放到手心上。

8.用塑料袋包裹喇叭，再將馬鈴薯粉的水溶液倒在喇叭上（馬鈴薯粉和水的比例大約是5：2，如圖4）。調整頻率約為25Hz，并適度控制音量大小，馬鈴薯粉的水溶液就會在喇叭上跳舞（如圖5）。

科學原理

自然界中大部分流體都遵循牛頓的粘滯性定律，只有少數的非牛頓流體不遵循剪切力跟作用力之間的性質，在受到外物碰撞時候表現出強大的力量。

馬鈴薯粉的水溶液和一般水溶液的差別是：馬鈴薯粉的水溶液是一種“非牛頓流體”，而一般水溶液是“牛頓流體”。當用力搥打馬鈴薯粉的水溶液時，接觸面因為壓力大而黏度增加，拳頭就無法進入流體內部，也就不會沾上馬鈴薯粉了。同樣的，浸泡在馬鈴薯粉的水溶液底部的手，快速抽離時，應力使得馬鈴薯粉的水溶液的黏度增加，就會黏在手上，整個水盆就會跟著被提上來。而圖3中，快速地來回撥動馬鈴薯粉的水溶液，使其形成暫時性的固狀，但是靜止放在手心時，馬鈴薯粉的水溶液很快回復流體狀，從指間流掉。

據有關資料也表明，加入了非牛頓流體的防彈衣，平時是柔軟的，穿在身上非常舒適，可是當被子彈擊中的時候，非牛頓流體會在瞬間讓防彈衣變硬，從而擋住子彈。

友情提醒

如果空間與經費足夠，可以制作成長方形的跑道，填裝馬鈴薯淀粉的水溶液，然后可以從一端跑步到另一端（速度不能太慢），每個人都會有如“水上飄”的輕功，不會沉下去！