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fisica:esperimenti_a_casa:miscela_acqua_amido

LAB2GO Scienza

Miscela di acqua e amido di mais

Descrizione

In questa esperienza toccherete con mano che cosa significa fluido non newtoniano.

Abbiamo tuttavia bisogno di alcuni concetti preliminari. Per prima cosa ci serve conoscere la definizione di viscosità : è una grandezza fisica che misura la resistenza di un fluido allo scorrimento. Per esempio, l'acqua ha una viscosità piuttosto piccola, in quanto scorre piuttosto facilmente.

In particolare, siamo interessati alla viscosità dinamica di un fluido, che è una misura della sua resistenza a fluire quando è applicato uno sforzo tangenziale. La causa di tale resistenza è dovuta agli strati adiacenti di fluido che si muovono con velocità diversa. La definizione viene data nel caso in cui non ci sia un rimescolamento di fluido (regime laminare). La situazione ideale è quella di avere un fluido omogeneo tra due superfici piane orizzontali eguali, una fissa e l'altra mobile. Se la velocità del piano mobile è piccola e inoltre le particelle di fluido si muovono in direzione parallela al piano mobile con una velocità che varia linearmente da zero a $u$, la formula della viscosità dinamica $\mu$ è:

$$ \mu = \frac{F \cdot d}{S \cdot u } = \tau \cdot \frac{d}{u}$$,

dove $F$ è la forza che viene applicata al fluido, $d$ è la distanza tra i due piani, $u$ è la velocità costante del piano mobile $S$ è la superficie di ogni piano.

Di conseguenza, lo sforzo di taglio $\tau$ si definisce come:

$$ \tau= \frac{F}{S}$$

Ora finalmente possiamo vedere la definizione del fluido non newtoniano: si tratta di un fluido la cui viscosità varia a seconda dello sforzo di taglio che viene applicato.

Quello che andremo a verificare qui è che mescolando acqua e amido di mais si realizza un fluido non newtoniano.

Se infatti proverete a immergere il dito nel recipiente dove li avrete mescolati, avrete l'impressione che sia molto simile all'acqua, ossia la viscosità è molto bassa. Infatti lo sforzo di taglio che state esercitando sul fluido è molto piccolo.

Se invece proverete a colpirlo con il dito, avrete l'impressione che sia quasi solido. Infatti aumentando lo sforzo di taglio, aumenta anche la viscosità.

Più colpite forte (ossia più aumentate lo sforzo di taglio) dando colpetti sempre più intensi al fluido, più esso avrà una viscosità grande.

Argomenti correlati: viscosità, fluido, fluido newtoniano, fluido non newtoniano.

Strumenti

Strumenti necessari per l'esperimento

Strumenti necessari Descrizione
acqua acqua del rubinetto
amido di mais amido di mais che potete comprare al supermercato. Si utilizza per cucinare.
un recipiente serve a contenere acqua e amido di mais
un cucchiano per mescolare
una bilancia per misurare la massa di acqua e di amido di mais che avete utilizzato (opzionale)

Realizzazione

Come si fa l'esperimento.

Guida agli studenti nello svolgimento di una scheda didattica, i.e. rendere quantitativa un'osservazione qualitativa.

Si consiglia di prendere nota delle misure in una Tabella.

  1. Misurate la massa $m$ di acqua (circa ) e di amido di mais (circa 1/4 di bicchiere) che volete utilizzare con la bilancia da cucina.
  2. Mettete l'amido di mais nell'acqua
  3. Mescolate
  4. Provate a immergere un dito e verificate che la viscosità è bassa.
  5. Date colpetti al composto. Al contrario di quanto accade con l'acqua, non ci sono schizzi, in quanto la viscosità del fluido è più alta. Infatti state esercitando un maggiore sforzo di taglio.
  6. Provate ad aumentare la quantità di amido di mais e verificate se la situazione cambia.
  7. Scrivete su una tabella di quanto avete aumentato l'amido di mais e i cambiamenti che avete osservato.

Schede didattiche

Purtroppo ancora non sono presenti schede didattiche su questo argomento, tuttavia vi proponiamo un'analogia tra viscosità e attrito viscoso (ma chiaramente son concetti diversi).

Schede didattiche Descrizione
scheda1 moto rettilineo uniforme con attrito viscoso dell`olio.

Sitografia

La sitografia relativa all'esperimento

Link Descrizione
Wikipedia Fluido non newtoniano
Wikipedia Viscosità
Tutorial Cos’è il fluido non newtoniano e come crearlo
Youtube Esperimenti fai da te: FLUIDO NON NEWTONIANO con amido

Ovviamente in rete si trovano tantissimi video, documenti etc, qui sono riportati solo quelli più importanti.

fisica/esperimenti_a_casa/miscela_acqua_amido.txt · Ultima modifica: 2020/11/18 13:06 (modifica esterna)