Физики предложили альтернативное объяснение трюку с бегом по раствору крахмала

Физики предложили альтернативное объяснение трюку с бегом по раствору крахмала и поведению неньютоновских жидкостей вообще. Статья опубликована в журнале Nature, а ее краткое содержание приводится в редакционной статье журнала и в сообщении ScienceNow.

Неньютоновскими называются жидкости, чья вязкость зависит от скорости, с которой движутся разные ее части. Обычно это жидкости, имеющие сложную структуру на микроскопическом уровне, например, концентрированный раствор крахмала в воде. При вибрации или ударе такой раствор ведет себя как твердое тело. Например, по бассейну, наполненному раствором крахмала в соотношении 1:1, можно бегать.

Ранее считалось, что способность раствора выдерживать бегущего человека связана с явлением загустения при сдвиге (shear thickening). Авторы нынешней работы показали, что, хотя такое явление действительно имеет место, его недостаточно для объяснения трюка.

Исследователи метали металлический стержень в раствор крахмала со скоростью около 1 метра в секунду и фиксировали реакцию жидкости, ее давление в разных точках, замедление движения стержня и даже прозрачность раствора в рентгеновском диапазоне.

Оказалось, что затвердевание раствора связано не с ростом вязкости при сдвиге, а с компрессией частиц крахмала. Под местом удара стержня образуется плотная зона, которая останавливает стержень или, в случае с трюком, поддерживает человека. Зона компрессии очень быстро исчезает, поэтому, остановившись посреди крахмального бассейна, неизбежно опускаешься в раствор.

Исследование имеет отношение не только к объяснению физических трюков, но и к фундаментальному пониманию поведения неньютоновских жидкостей. К ним можно отнести кровь (в ней содержится большое количество эритроцитов), цемент, глину или, например, материалы, используемые в бронежилетах для поглощения удара.