🌈科學活動
非牛頓流體

這個實驗原理主要是：流體的粘度會因為受到的壓力或速度而變化，壓力越大，粘度會增加，甚至成為暫時性的固體。
因此當用力搥打非牛頓流體時，接觸面因為壓力大而粘度增加，口香糖是非牛頓流體，它受到的外力越大、越快的時候，它就越堅硬，瞬間不會產生形變，所以當我們用力將椰子砸向它的時候，椰子殼一下就開了

指導教學：牛媽
參與者：2Y, 4Y,8Y,7Y

你知道嗎？【太空的邊界是哪？】
#本日冷知識1537
　
上上週我們講了三位蘇聯太空人不幸在太空罹難的故事。該事故迫使工程師從失敗中學習，並持續改進系統。使後繼者：來自各國的數百名太空人有安全可靠的方式定期往返國際太空站。
　
但說來奇怪，大多數太空人所到的「太空」，也只是在海拔約 400 公里的國際太空站「而已」，400 公里差不多是把台灣豎起來那麼高。相較於地球這顆直徑 12742 公里的巨球，國際太空站像一隻緊貼著地球臉皮飛的小蚊子。
　
定義上，太空的邊界是在海拔100 公里的地方，那條想像的界線叫「卡門線」（Kármán line）——太空人其實離家不遠。#當我張開翅膀試圖往夢裡闖
　
卡門線出自西奧多．馮．卡門先生（Theodore von Kármán, 1881–1963）出生於匈牙利的航空動力學工程師，身為猶太裔的卡門隨後移民美國，在加州參與成立「噴射推進實驗室」，也就是大名鼎鼎的 JPL，現隸屬於 NASA 的超酷組織（火星歸他們家管轄）。
　
* 德文名字有馮 (von) 不見得代表是貴族。馮卡門的 von 只是指出他來自卡門村。von ≒ from。
　
卡門本身是超音速飛行、飛機翼型、流體動力學，尤其是紊流方面的泰斗。簡而言之他是造飛機專家，怎麼會管到太空去了呢？
　
故事要說到底，就得從......牛頓說起！讓我們倒帶，回到西元 1665 年，英國鬧大瘟疫，青年牛頓實行了保持社交距離的防疫措施，就宅在家，看著蘋果掉落忽然就想通了萬有引力原理。天才小神童是想通了啥？原來他是頓悟惹：月亮和蘋果是完全一樣的，在向著地心做自由落體！之所以蘋果會著地，但月亮永遠不會掉下來的差別在於，月亮的橫向（公轉）速度非常非常非常非常之快。
　
什麼跟什麼，有聽沒有懂 XD 是，牛頓的頓悟超抽象的。幸好多年後，牛頓決定出本科普書解釋他驚天地泣鬼神的萬有引力理論（月亮與蘋果一體適用，故名萬有），想出惹另一個天才比喻，或是說更具體的思想實驗：
　
▆ 牛頓的砲彈（Newton's cannonball）...... 出自《原理》第 6 頁。
　
我們一般人沒吃過砲彈也看過大砲走路 (x) 知道砲彈是怎麼一回事 (o)。從砲管飛出的砲彈，會開始受地球重力影響而往下掉，呈拋物線軌跡飛行直到著地。
　
牛頓請讀者想像在高山山頂有一具性能極佳的大砲，能用任意的高速射出砲彈。由日常經驗我們知道顯然是射速越快射程越遠。而當砲彈超快、極快、有夠快時，會發生有趣的情況：地球是圓的（人類自古希臘甚至更早就知道了），隨著砲彈橫著飛，地球的曲率開始起作用，使地面好像在加速向下遠離砲彈——高中物理課本會教你證明這個貌似存在的加速度的大小是 v^2 / R，其中 v 是速度，R 是曲率半徑，詳解略。
　
牛頓大神指出，當砲彈速度 v=√(gR) 大約是每秒八公里 (!) 時情況變得大有蹊蹺，儘管砲彈一直在自由落體，但地表也一直在遠離著它，這兩個加速度的量值相同方向相反，使得砲彈只要維持著該速度就永遠不會著地。
　
在物理上有兩種方式描述這現象——Ａ、重力恰好提供物體繞地心圓周運動的向心力，或Ｂ、重力恰與離心力抵銷。兩者敘述彼此等價，只是觀點不同。
　
我們只要記得重點是國際太空站、月亮、人造衛星、喬治克隆尼和珊卓布拉克......全都像牛頓的砲彈一樣，憑藉著橫向的超高速度而能「一直自由落體，但永遠不會落地」，換言之就是：上軌道（in orbit）啦。
　
回到卡門，#男人不過是一種消遣的東西有什麼了不起......咳咳，錯頻惹，是我們的航空飛行／空氣動力學專家卡門先生。當年他在認真推敲的問題其實是：
　
▆ 「一個國家的領空該往上算到多高？」
　
身為飛行機專家，他知道飛機能維持飛行是靠機翼維持足夠的升力（Lift）以抵抗重力。飛機的升力和幾個因素有關：速度的平方，空氣的密度，還有機翼的面積。蠻直觀的，可以想像機翼是藉由把空氣向下推擠讓自己獲得反作用力向上升。
　
但不幸的是高空的大氣密度越來越稀薄（具體上是指數衰減—— 90% 空氣分子都聚集在離地表 20 公里內），為了提供足夠升力，飛機的巡航速度就需要越來越快，越來越快，直到某個海拔高度，速度值（呈指數增長）已高到金離譜，和牛頓的砲彈的 √(gR) 速度相差無幾。與其說那還是架飛機，不如說是自帶推進器的火箭。
　
總而言之，卡門線的初衷就是：「已不算是開飛機那樣靠空氣提供的升力飛行，而是像開外掛 (x) 火箭 (o) 是靠離心力遠離地表」的海拔高度。如果飛機算空軍，火箭算太空軍，卡門線就順理成章的代表太空的邊緣。
　
當年卡門得到的值差不多是海拔 62 英哩，100 公里的一個概略數字。但他的計算面臨到各式問題：地球的大氣密度其實隨著緯度、季節、溫度、甚至太陽黑子的活躍程度的影響而起起伏伏，不完全符合他簡化版計算中的條件。
　
因此隨著知識與技術的進步，有人大膽異議說「很可惜，卡門先生算錯了」並提出新的分界提案。例如，美國空軍傳統認定的太空邊界是 50 英哩 = 80 公里的高度。曾經有數種實驗性的「太空飛機」（混合傳統空氣動力學和火箭推進的飛機）突破那個高度，包括有名的Ｘ系列火箭飛機——「登月第一人」尼爾．阿姆斯壯便曾經做過 X-15 火箭飛機的試飛員，達到過太空的邊緣。而突破 80 公里的空軍飛行員一樣會獲得太空人的稱號。
　
大概是醬。科宅這番長篇大論，只希望大家記得一件 Take home message：上太空不只是往上爬一百公里那麼簡單而已。若只單單上拋一百公里，地球引力會立刻讓你像蘋果一樣落回地面。
　
上太空真正的重點是往橫向加速，只有飆超快，達到水平方向約每秒鐘八公里的東西（參考：國際太空站 = 7.66 km/s。哈伯望遠鏡 = 7.59 km/s）才會維持「牛頓的砲彈」的狀態，待在低地軌道上。
　
反之亦然，太空人要回到地面，也不是咕咚一聲往下跳就行。他們需要劇烈的減速，主要是利用大氣層的摩擦生熱，把太空和地表的每小時兩萬六千公里的速度差異給磨掉......速度的平方差和動能成正比，這份奢侈的速度需求也是上太空代價辣麼高昂的原因之一喔。
　
插圖：俄國航太總署的聯盟號（Soyuz）發射太空人和物資到國際太空站的示意圖，你看，關鍵是火箭橫向的推進，就像牛頓老大說的那樣。

💧 神奇的玉米粉漿！

玉米粉加水，就這麼簡單的兩個材料，可以變成聽起來很厲害的「非牛頓流體」，很好玩哦！

非牛頓流體 “遇強則強、遇弱則弱”，受力會暫時變為固體，輕輕浸入又變為液體。流沙和史萊姆也屬於非牛頓流體。

玉米粉和水的體積比從 2：1、5：3、3：2 都有人用，可以自己邊微調看看。規模大一點的話，可以玩輕功水上漂哦！

☝媽媽們關心的重點：很好清理，玉米粉不會結團，水一沖就散了。

🎓「非牛頓流體」的主要特徵是：流體的黏度會因為受到的壓力或速度而變化，壓力越大，黏度會增加，甚至成為暫時性的固體。
—— 摘自科學遊戲實驗室，非牛頓流體
http://scigame.ntcu.edu.tw/water/water-011.html

林寶現在應該不懂這個，也玩得很開心！

試試看吧！

#非牛頓流體
#CrazySunday

用盡生命換來（遲來一天）的聖誕特輯！
我頭到現在還在痛，千萬不要隨便用頭髮去砸水果！

發想於口香糖實驗，口香糖是非牛頓流體，流體的黏度會因為受到的壓力或速度而變化，壓力越大，黏度會增加，甚至成為暫時性的固體，所以用越大的力氣去打它，口香糖的硬度越大。（我高中讀理組，我看得懂）

如果覺得還不錯可以多看幾遍！覺得好笑可以傳給朋友！也可以留言跟我說想法！

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之前做過一次非牛頓流體實驗
大家也覺得原來玉米粉是這麼神奇的

但原來平常吃的香口膠(口香糖)
原來在未吃之前
也可以變成殺人兇器? 0.0
讓我來為大家簡單講一下做法吧!
你們在家玩的話要小心喔!

原理：
口香糖也擁有「非牛頓流體」特性;
「非牛頓流體」主要特性是：流體的黏度會因為受到的壓力或速度而變化，壓力愈高，黏度愈高，而暫時變得十分堅硬。
而因為口香糖頂部是尖的關係，衝擊物體的受力點十分集中，因此那一瞬間物件就像被金屬錐體插進去一樣。

▷ 上一次的非牛頓流體實驗 ◁
https://youtu.be/Dz_r0nJjqVU

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▷ 背景音樂資訊 BGM (Background Music) Info. ◁
“Do It Right” by Jingle Punks
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(ﾟ∀ﾟ) ノシ
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週末的晚上來跟我們一起做實驗吧！
我們就是兩個好奇心很多的少女～
這一次就趁著想吃水果（大誤）準備了這些食材！
跟我們一起開始水果+口香糖的派對吧！（X)
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最近小小的口香糖席捲了整個youtube，
主要是說口香糖可以刺穿很多東西～
這跟一個叫做非牛頓流體的概念有關，
詳細的理論就不多說，
主要特徵就是流體的黏度會因為受到的壓力或速度而變化，
壓力越大，黏度會增加，甚至成為暫時性的固體。

一個『遇強則強』的概念！
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那到底是不是真的都能刺穿，
讓我們從影片裡得到答案把～～～

歡迎大家在家一起實驗看看，也記得跟我們分享實驗的結果唷～

ROJAK TIME 會持續不定時更新～
我們禮拜四再見面唷！
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