【水】非牛顿流体

非牛顿流体
     　　　　　　　　一会儿软趴趴，一会儿硬绷绷，这是什么东西呢？
※器材：太白粉、水盆、喇叭
※操作步骤与现象：
　　桌子上摆放一盆太白粉的水溶液，将手插入水溶液中再拿起来，手上会沾满白色的太白粉溶液。接着向观众说明：「这个太白粉溶液看起来没什么特别，但是它有一些很特殊的性质。」，然后握着拳头，走向观众（或是将水盆拿到观众旁边），问：「如果我一拳打下去，会发生什么事？」。观众直觉上会认为太白粉溶液会喷溅出来，因此，当你一拳打下去，靠近的观众自然会想躲开。但神奇的是，来回的用力搥打（不要停留在溶液上），太白粉溶液不仅没有喷溅出来，拳头也不会沾满太白粉喔！（如图）

　　接着张开手掌，沉浸到水盆底部，问观众：「如果我快速的提起手，会发生什么事？」通常观众会认为不会发生什么特别的现象，但是当你快速的将手抽离太白粉溶液时，整个水盆会一起跟著被提起来！（如图）

　　最后，在桌上洒上一滩太白粉溶液（如图），问观众说：「不用任何工具，只用一只手，可以将这些太白粉溶液全部放到手心上吗？」，试试看，你能不能成功！

  
※原理
　　太白粉溶液和一般水溶液的差别是：太白粉溶液是一种「非牛顿流体」，而一般水溶液是「牛顿流体」。「非牛顿流体」的主要特征是：流体的粘度会因为受到的压力或速度而变化，压力越大，粘度会增加，甚至成为暂时性的固体。因此当用力搥打非牛顿流体时，接触面因为压力大而粘度增加，拳头就无法进入流体内部，也就不会沾上太白粉了。

　　同样的，浸泡在太白粉溶液底部的手，快速抽离时，应力使得太白粉溶液的粘度增加，就会粘在手上，整个水盆就会跟着被提上来（注意：水盆不能太大，避免太重提不上来）。而图三中要将一滩太白粉溶液全部放到手心上的方法是：快速的来回拨动太白粉溶液，使其形成暂时性的固状，再迅速的放到手心上。但是静止放在手心时，太白粉溶液很快回复流体状，从指间流掉。

注意：配制非牛顿流体的太白粉溶液，太白粉和水的体积比例大约是2：1；如果水太多则不容易呈现非牛顿流体的特征，可自行调整比例。
 
※延伸的科学游戏
　　如果空间与经费足够，可以设计成跑道的形式，亦即制作成长方形的跑道，填装太白粉溶液，然后可以从一端跑步到另一端（速度不能太慢），每个人都会有如水上飘的轻功，不会沉下去喔。

　　此外，展现非牛顿流体特性的另一操作，是将太白粉溶液倒在喇叭上（比例為太白粉：水=5：2)。如下左图，先用塑胶袋包覆喇叭，再将太白粉溶液倒在喇叭上，调整频率约為25hz，并控制音量大小，可以看到太白粉溶液在喇叭上如同跳舞般的舞动（如下右图），似乎具有生命一样，相当有趣。

  
　　非牛顿流体还有不少有趣的性质，包括fano flow、weissenberg effect、barus effect等等现象。