最近在网上冲浪时,看到一位网友竟用口香糖砸开了椰子壳!作为一个椰汁爱好者,自己也是买过不少椰子的,但每次要么是让店家帮忙开好口,要么就是自己砸得生无可恋。
很难想象,这么硬的椰子壳,怎么可能被软软的口香糖“击破”呢?细查之后才知道,原来,口香糖砸开椰子壳,真的可以做到!
非牛顿流体
在解释“口香糖砸开椰子壳”的原因之前,我们先要了解一种特殊的物质——非牛顿流体(Non-Newtonian fluid)。
非牛顿流体,在物理学定义上,指代不满足牛顿黏性实验定律、剪切力和剪应变率为非线性关系的流体,在不同条件受力条件下会呈现出固体或液体的特质。
非牛顿流体的类别较多,主要可以分为纯黏性非牛顿流体和黏弹性非牛顿流体。这一类流体包括各种高分子聚合物溶液、泡沫溶液、悬浮液、生物流体、膏体等等,比如日常生活里的鸡蛋蛋清、口香糖、血液等,都具有非牛顿流体的特征。
在各种生活小实验中,大家常用的非牛顿流体通常是纯黏性非牛顿流体中的2类,分别是剪切增稠流体和剪切变稀流体。
上面提到的砸开椰子壳的口香糖就是其中的剪切增稠流体,我们接下来就来详细说说。
剪切增稠流体,吃软不吃硬
剪切增稠(shear thickening),是指剪切速率或者剪应力增加到某一个数值时,液体中形成了新的结构,引起了阻力的增加,导致液体的表观粘度增大,同时伴随着体积的胀大的现象。
一般情况下的剪切增稠流体呈现出稀软的状态,当受到外部剪切力时,如撞击等猛烈刺激,流体内部的分子间应力就会变大,外在表现为粘度升高,质感就会变得坚硬,也就是俗称的遇强则强,吃软不吃硬。
而口香糖之所以能砸开椰子壳,就是因为口香糖中含有的胶基成分正属于这种剪切增稠流体;如果轻柔地按压口香糖,会感觉到它的触感很粘软,但要是快速打击,口香糖就会瞬间变硬,加上用力向下砸椰子时冲击带来的反作用力,分分钟刺穿椰子壳也就不足为奇了。
日常生活中,我们也可以轻易地制作出一种剪切增稠流体,比如用玉米淀粉和水混合之后形成的水淀粉。
用勺子进行搅拌你就会发现,随着搅拌速度的增加,搅拌难度也在增大;用勺子用力快速戳水淀粉的表面无法戳动;但是把勺子放上去,它却会慢慢下沉~
剪切增稠流体的实际应用很广泛,在科研领域,已有利用这一流体特质制作的液体防弹衣,比起普通的纤维防弹衣穿着更加舒适,防弹效果也更好。
剪切变稀流体,吃硬不吃软
与剪切增稠流体相反,剪切变稀流体(剪切稀化,shear thinning)则是指流体的粘度随剪应变率的增加而减小,也就是遇强则弱,吃硬不吃软。
一般情况下,在没有受到剪切力时,它们呈现出粘稠的状态,如果施加足够大的剪切力,如快速搅拌,流体中分子链彼此之间就会更容易滑动,流体也就变稀。
比如我们常用的番茄酱,也是剪切变稀流体的一种。用完的番茄酱瓶瓶底常会有一层番茄酱,轻轻倒置无法流出,但当我们敲击瓶底或大力甩瓶身后,番茄酱就能流出。
沼泽也是一种剪切变稀流体,陷入沼泽时,如果快速挣扎,反而会导致沼泽变稀,进而加快下陷程度。
所以我们看到一些求生指南中会告诉大家一旦陷入沼泽,不要用力挣扎而是尽量展开四肢延缓下沉的速度。如果真的在野外沼泽遇到了险情,大家也要记得不可以胡乱用力挣扎。
嚼过的口香糖为什么失去了“神力”
回到“口香糖砸开椰子壳”的问题,如果是嚼过的口香糖,也能砸开椰子壳吗?
这个问题就要从口香糖的成分说起了。口香糖的主要成分是糖和酯胶基质,嚼过的口香糖里,糖分被人体吸收,糖分变少,水分变多,导致其结构发生改变,其非牛顿流体的属性消失了。
相比未嚼过的口香糖,嚼过的口香糖剪切增稠效果差,自然也就失去了“神力”,砸椰子壳的效果也就会打了折扣了。
对了,如果有小伙伴看完这篇文章,想亲自尝试一下“口香糖砸椰子壳”,有两点小建议送给大家:
一是口香糖应捏成锥体状,最好大一些;二是砸的时候要稳准狠,这样成功概率会比较大。还有最重要的一点:一定要在坚固可靠的容器里面砸椰子!不然砸下去之后虽然成功破开了壳,但里面的椰汁可就全都流走啦!
编辑/王静