【用非牛顿流体做的矛扎非牛顿流体做的盾会怎样?】这将是一场极不寻常的对决。想要看

谷枫科普 2025-11-10 12:53:49

【用非牛顿流体做的矛扎非牛顿流体做的盾会怎样?】这将是一场极不寻常的对决。想要看清它的结果,我们得先认识这种“会察言观色的液体”。

非牛顿流体的黏度并非常数,而是会随着外界施加的剪切速率而变化。像玉米淀粉水溶液在轻轻搅动时会温顺地流动,而受到猛然拍击时却会瞬间“锁死”,硬得像石头——这就是典型的剪切增稠效应。

与之相反,牙膏、油漆等则属于“剪切变稀”流体,越快挤压反而越容易流动。现在假设矛与盾都由这种剪切增稠型材料制成。当矛缓慢靠近时,流体处于低剪切状态,二者都柔软无力,彼此会像两滩浆糊般陷入对方;而当矛高速撞击时,情况就完全不同——碰撞瞬间,接触面处的应变率急剧上升,矛尖与盾面同时感受到巨大的应力。

根据牛顿第三定律,这一作用与反作用是同步的,于是矛尖和盾面几乎同时发生剪切增稠反应,局部迅速变硬,像两块被瞬间冻结的凝胶正面相撞。

然而,这种“瞬间固化”并非真正的坚固,而是一种脆性的短暂结构。高速冲击下,巨大的能量无法完全被形变吸收,最终会在接触点集中释放,使得矛尖和盾面同时碎裂、飞溅,像一朵流体的爆花。

这场“非牛顿之战”没有胜负,只留下短暂的僵硬与崩解。它提醒我们:“坚硬”与“柔软”并非物质的绝对属性,而是自然在不同速度和应力下展现的两种面貌。(中科院物理所)中国科普博览

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