Vad händer i badkaret?
Fråga:
Jag såg ett barnprogram på tv där man fyllde ett badkar med majsstärkelse blandat med vatten. Programledaren kunde hoppa på ytan utan att sjunka. Men när han tog ett långsamt kliv på ytan sjönk foten ner genom vätskan. Hur kan det vara så?
Svar:
Utan att fylla ett helt badkar kan man lätt försäkra sig om att en blandning av stärkelse och vatten har underliga egenskaper.
– Det är ett busenkelt, kul och ofarligt experiment, säger Svante Åberg, kemist vid Umeå universitet.
Så här går det till: häll majsstärkelse eller potatismjöl i en kopp. Tillsätt vatten och blanda med fingrarna tills konsistensen börjar bli flytande. Vätskan rinner sakta mellan fingrarna. Men om man rör i vätskan blir den så hård att den går att rulla till en boll.
Vanliga vätskor, till exempel vatten eller sirap, behåller sin inre friktion (viskositet) oberoende av hur fort man rör om. Detta gäller inte för så kallade icke- newtonska vätskor. Blandningen av stärkelse och vatten blir mer trögflytande, ju snabbare man försöker deformera den.
– Fenomenet uppstår genom att stärkelsekornen i lösningen studsar mot varandra, säger Mats Stading, som forskar i materialteknik vid Chalmers tekniska högskola och Institutet för livsmedel och bioteknik (SIK) i Göteborg.
Torra stärkelsekorn är hårda och har en glasartad yta. När stärkelsekornen hamnar i vatten blir deras yta gummiartad, men de fortsätter att vara avgränsade korn. När man rör i vätskan ökar antalet kollisioner mellan kornen.
– Antalet kollisioner per tidsenhet blir så högt att kornen inte hinner komma isär, vilket gör att partiklarna uppträder som om de sitter ihop, säger Mats Stading.
Det finns alternativa förklaringar, men studsmodellen hör till de mest accepterade. Den beskrevs utförligt i tidskriften Journal of Rheology år 2004.
Blöt sand på en strand kan också ha icke-newtonska egenskaper. Om man går sakta sjunker fötterna ner. Springer man fort så blir det nästan inga fotspår alls.
Nyligen diskuterade Mats Stading en möjlig teknisk tillämpning av icke-newtonska vätskor med trafikforskare vid Statens väg- och transportforskningsinstitut, VTI. Hans idé var att fylla farthinder av gummi med någon lämplig icke- newtonsk vätska.
– Om du kör lagom fort är guppet mjukt, men om du kör för fort så blir det hårt, och då smäller det till, säger han.
Undrar du något? Fråga F&F!
