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2022 年 09 月 08 日 星期 放大 缩小 默认  
科普中国

以柔克刚
口香糖也能开椰子
苗光耀

  不久前,在《极限挑战第八季》中,杨超越用口香糖成功打开了椰子,让在场的明星十分惊讶,也把口香糖开椰子这一技巧带上了热搜。很多人都知道利用口香糖可以打开椰子壳,但是却不知道其背后的原理。那么,这么硬的椰子壳,为什么会被软软的口香糖“击破”呢?

  剪切增稠流体吃软不吃硬

  在解释口香糖打开椰子壳的原理之前,我们先要了解一种特殊的物质——非牛顿流体。

  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,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两类,分别是剪切增稠流体和剪切变稀流体。

  剪切增稠,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,导致液体的表观黏度增大,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,外在表现为黏度升高,质感就会变得坚硬,也就是俗称的遇强则强,吃软不吃硬。

  用口香糖开椰子,要没嚼过的才行。而口香糖之所以能打开椰子壳,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黏软,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带来的反作用冲击力,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)则是指流体的黏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,它们呈现出黏稠的状态,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。

  嚼过的口香糖

  为什么失去了“神力”

  嚼过的口香糖也能打开椰子壳吗?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”,开椰子壳的效果也就会打折扣。

  看完这篇文章,如果你想亲自尝试一下用口香糖开椰子壳,那么要注意三点:一是口香糖应捏成锥体状,最好大一些;二是砸椰子的时候要稳准狠,这样成功的概率会比较大;三是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了。

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