Неньютонівська рідина

КОСТЯНТИНІВЬКИЙ МІСЬКИЙ МЕТОДИЧНИЙ КАБІНЕТ

КОСТЯНТИНІВСЬКОЇ МІСЬКОЇ РАДИ ДОНЕЦЬКОЇ ОБЛАСТІ

СТЕМ – УРОК

«НЕНЬЮТОНІВСЬКА РІДИНА»

                                                                      Підготували: Денисова Ю. В.,

                                                                           учитель фізики Костянтинівської

                                                                     ЗОШ № 15; Коваленко О. Б.,

                                              учитель фізики

                                                                                НВК «Ліцей із ЗШ І-ІІІ ступенів»

Костянтинівка, 2019

Тема. Неньютонівська рідина

Мета: познайомити з поняттям «неньютонівська рідина», вивчити деякі фізичні властивості цієї рідини, експериментальним шляхом отримати «неньютонівську рідину» та визначити її густину; розвивати комунікативну, соціальну, інформаційну, художньо-естетичну, економічну компетентності, логічне  та творче мислення, сприйняття та застосування наукового методу, самоаналіз; виховувати інтерес до наукового експерименту, вміння працювати в групах.

Обладнання: комп’ютер, лабораторні терези, важки, мірний циліндр, міксер, сіль, цукор, оцет, гірчиця, сире куряче яйце, соняшникова олія.

Тип уроку: комбінований

Хід уроку

І. Організаційний момент

                                                   ... матеріал, який має дивовижні властивостями:

                                                                         при малих навантаженнях він м'який

і еластичний, а при великих - стає

твердим і дуже пружним.

 Жодна людина не може піти від реального матеріального світу, що оточує його і в якому він сам живе. Природа, побут, техніка і все те, що нас оточує і в нас самих відбувається, підпорядковане єдиним законам походження і розвитку - законам фізики.

ІІ. Мотивація

 Зазвичай  прийнято вважати, що на уроці фізики цікаво лише тим, хто обізнаний з цього предмету та має добрі математичні навички. Сьогодні на уроці цікаво буде всім. Кожен зможе знайти застосування  своїм здібностям і, можливо, розкрити свої таланти.

 З самого народження кожна людина знайомиться з речовинами, що оточують його, підростаючи, людина починає відрізняти різного роду рідини від газів або твердих тіл, розуміючи які відмінні властивості притаманні речовинам. У малому віці дитина не сильно замислюється над цими цікавими ознаками, не розуміє, чому вода - це рідина, а сніг - тверде тіло ...

 Чим старшою стає людина, тим ширше стає область її знань, тим глибше вона розуміє суть речей. Настає момент, коли під поняттям рідина людина розуміє не просто молоко або ж воду, вона зрозуміє, що рідина, як і будь-який інший рід матерії, має свою класифікацію, основні властивості.

ІІІ. Актуалізація опорних знань

1. «Розірвана шпаргалка»

2. «Бліц – турнір»

а) речовина прозора, безбарвна, легко стискається;

б) іонізований газ – стан речовини у Всесвіті;

в) речовина легко змінює форму, але погано стискається;

г) речовини, які мають впорядковане розташування частинок; 

д) речовина має власний об’єм і форму, а також важко стискається;

е) одиночний кристал, який має форму правильного багатогранника;

є) речовина, у якої відсутній порядок в розташуванні атомів;

ж) сукупність монокристалів.

ІV. Вивчення нового матеріалу

1. Неньютонівська рідина. Фізичні властивості.

Рідкий стан зазвичай вважають проміжним між твердим тілом і газом: газ не зберігає ні об’єм, ні форму, а тверде тіло зберігає і те, і інше. Рідини бувають ідеальні і реальні. Ідеа́льна рідина́ — уявна рідина (або газ), позбавлена в'язкості і теплопровідності та процесів, пов'язаних з ними. У ідеальної рідини відсутнє внутрішнє тертя, тобто немає дотичних напружень між двома сусідніми шарами, вона неперервна і не має структури. Реальна - в'язка рідина, яку розтягують і зрушують зусиллям і достатньою рухливістю, тобто наявністю сил тертя і дотичних напружень. Реальна рідина можуть бути ньютонівською і неньютонівскою.

 До ньютонівської відносяться однорідні рідини. Ньютонівська рідина - це вода, масло і велика частина звичних нам в щоденному використанні текучих речовин, тобто таких, які зберігають свій агрегатний стан, що б ви з ними не робили (якщо мова не йде про випаровуванні або заморожування, звичайно). Інша справа - це неньютонівські рідини. Їх особливість полягає в тому, що їх текучі властивості коливаються в залежності від швидкості її потоку.

Неньютонівскими, або аномальними, називають рідини, у яких в’язкість залежить від вектора швидкості. Таких, аномальних з точки зору гідравліки, рідин чимало. Вони широко поширені в нафтовій, хімічній, переробній та інших галузях промисловості.
Неньютонівські рідини не піддаються законам звичайних рідин, ці рідини змінюють свою щільність і в'язкість при впливі на них фізичних сил, причому не тільки під механічним впливом, але навіть під впливом звукових хвиль і електромагнітних полів.
Якщо впливати механічно на звичайну рідину, то, чим більша буде вплив на неї, тим більше буде зрушення між площинами рідини, іншими словами, чим сильніше впливати на рідину, тим швидше вона буде текти і міняти свою форму.

Якщо впливати на неньютонівської рідина механічними зусиллями, ми отримаємо зовсім інший ефект, рідина почне приймати властивості твердих тіл і вести себе як тверде тіло, зв'язок між молекулами рідини буде посилюватися зі збільшенням сили впливу на неї, внаслідок ми зіткнемося з фізичним утрудненням зрушити шари таких рідин. В'язкість неньютонівскіх рідин зростає при зменшення швидкості течії рідини.

2. Застосування неньютонівської рідини.

 При дослідженні неньютонівскіх рідин в першу чергу вивчають їх в'язкість; знання про в'язкість і про те, як її вимірювати і підтримувати, допомагають і в медицині, і в техніці, і в кулінарії, і в виробництві косметики.

 Щоб косметика трималася на шкірі, її роблять в’язкою, будь це рідкий тональний крем, блиск для губ, підводка для очей, туш для вій, лосьйони, або лак для нігтів. В'язкість для кожного виробу підбирається індивідуально, залежно від того, для якої мети воно призначене.

 Щоб поліпшити оформлення страв, зробити їжу більш апетитною і щоб її було легше з’їсти, в кулінарії використовують в'язкі продукти харчування.

Продукти з великою в'язкістю, наприклад, соуси, дуже зручно використовувати, щоб намазувати інші продукти, як хліб. Їх також використовують для того, щоб утримувати шари продуктів на місці. У бутерброді для цих цілей використовують масло, маргарин, або майонез - тоді сир, м'ясо, риба або овочі не зісковзують з хліба. У салатах, особливо багатошарових, також часто використовують майонез і інші в'язкі соуси, щоб ці салати тримали форму.

 У медицині необхідно вміти визначати і контролювати в'язкість крові, так як висока в'язкість сприяє ряду проблем зі здоров'ям. У порівнянні з кров'ю нормальної в'язкості, густа і в'язка кров погано рухається по кровоносних судинах, що обмежує надходження поживних речовин і кисню до органів і тканин, і навіть в мозок.

 Неньютонівські рідини використовуються в автопромі, моторні масла синтетичного виробництва на основі неньютоновскіх рідин зменшують свою в'язкість в кілька десятків разів, при підвищенні оборотів двигуна, дозволяючи при цьому зменшити тертя в двигуні.

V. Закріплення нового матеріалу

Робота в групах.

1) «Антивірус»:

1. Виміряти масу порожнього мірного циліндру m₁ (п.2)
2. Виміряти масу циліндру з майонезом m₂ (п.8)
3. В мірний циліндр налити 200 мл олії (п.3)
4. ТБ: використовуйте скляний посуд без тріщин; користуючись терезами, не допускайте механічних ударів тягарців на шальки терезів, дрібні тягарці беріть тільки пінцетом; не кладіть на шальки терезів мокрі, брудні, жирні, гарячі тла сипучі речовини; не допускайте розливання рідини на робочий стіл; правильно вмикайте електричний прилад, в останню чергу; не допускати граничних навантажень вимірювальних та електричного приладу (п.1)
5. Додати до олії сире куряче яйце (п.4)
6. Обчислити масу майонезу m=m₂-m₁ (п.9)
7. Прибрати за собою робоче місце (п.11)
8. За допомогою міксера все ретельно перемішати (п. 6)
9. Додати 1 ч.л. гірчиці, 2 ч.л. оцту, 1 ч.л. цукру, 0,5 ч.л. солі (п.5)
10.  Визначити обєм утвореного майонезу V (.7)
11. Обчислити густину майонезу (п.10)

2)  Виконання експерименту

Кожна група виконує експеримент. В’язкість отриманого продукту буде різною в залежності від часу змішування та швидкості змішування, різною буде і густина майонезу.

3)  Розробити логотип для майонезу за допомогою графічного редактору, наприклад Paint, Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, 3D-Studio Мах.

VІ. Рефлексія. Написати сенкан.

VІІ. Підсумком уроку є вибір кращого проекту серед груп.