Прогулки по воде сделают человека неуязвимым

Как выяснилось, прогуляться по воде не так-то уж и сложно. Успех данного мероприятия зависит лишь от того, сколько у вас с собой крахмала, полученного из кукурузной муки. Потому что если этого вещества достаточно, то вы без труда можете удивить своих знакомых несложным, но очень эффектным фокусом, который украсит любую вечеринку у бассейна.

Фото:

Собственно говоря, с такой вечеринки все и началось: на YouTube был размещен видеоролик, где были во всех деталях засняты такие прогулки по воде в бассейне одного из американских особняков. Тем не менее, ученые из Чикагского университета разгадали этот трюк практически сразу. Они обратили внимание на то, что прогуливающиеся по бассейну леди и джентльмены двигаются несколько странно — не просто идут, а передвигаются небольшими прыжками, словно бы стараясь сильнее ударить ногами по поверхности жидкости.

Более внимательный просмотр также выявил, что и сама вода реагирует на эти удары весьма нестандартно — она, словно батут, отбрасывает смельчака, рискнувшего погулять по ее поверхности. Собственно говоря, именно поэтому он и не тонет. Это навело исследователей на мысль, что "фокусники" каким-то образом превратили поверхность воды в так называемую неньютоновскую жидкость.

Напомню, что неньютоновская жидкость — это суспензия, включающая в себя крупные частички (ее примером может служить обыкновенная грязь). Из-за их присутствия жидкость подобного типа может проявлять необычные свойства — например, иногда вести себя как упругое твердое тело. Кстати, именно так и было с поверхностью воды в рассматриваемом случае, то есть пример неньютоновского поведения налицо.

Решив проверить свою гипотезу, исследователи провели простой эксперимент. Они добавили некоторое количество крахмала из кукурузы в емкость с водой, и после того, как клейстер равномерно распределился по поверхности, несколько раз ударили по воде металлическим стержнем. Эффект получился необычный, но вполне предсказуемый: суспензия активно отталкивала стержень. После ученые несколько раз плавно опускали руку в тот же самый раствор. В данном случае человеческая кисть спокойно проходила сквозь поверхность, то есть, тонула. "Если бы вы попытались ударить эту суспензию, то просто-напросто могли бы сломать запястье", — так прокомментировал результаты опытов физик Чикагского университета Скотт Вэйтукэйтис.

После того, как гипотеза подтвердилась, ученые решили разобраться, почему суспензия из воды и кукурузного крахмала ведет себя именно так, а не иначе. Для этого они повторили эксперименты, параллельно просвечивая раствор рентгеновскими лучами (поскольку были приняты надлежащие меры безопасности, ни один физик не пострадал).

В результате выяснилась весьма интересная вещь. Оказывается, удар по поверхностиводы заставляет частички крахмала, зависшие в жидкости, быстро-быстро собраться вместе. Причем делают они это не по своей воле — их "сгребают в кучу" силы поверхностного натяжения. Этот процесс очень похож на образование снежного сугроба перед ковшом снегоочистителя. У поверхности воды возникает уплотнение, которое настолько прочно, что может отталкивать предметы с той же силой, с какой кончик каблука-шпильки женских туфель давит на асфальт.

В том же случае, когда воздействие на суспензию мягкое и плавное, частички просто не успевают быстро слипнуться и создать уплотнение. Именно поэтому рука спокойно проходит сквозь поверхность, продавливая ее.

Исходя из данных рентгенографии, ученые построили компьютерную модель процесса, которая показала: чем резче удар по поверхности суспензии, тем сильнее она оттолкнет "обидчика". То есть, спокойно пройти по поверхности смеси воды с кукурузным крахмалом не получится даже на шпильках, но вот пробежаться вприпрыжку вполне себе можно.

"Результаты эксперимента меня не сильно удивили. Но эксперимент был интересным, потому что мои коллеги наконец-то смогли увидеть, как именно происходит уплотнение частичек крахмала", — заметил физик Амстердамского университета Даниэль Бонн, после того как получил отчет команды Вэйтукэйтиса. Сам он проводил похожие исследования, однако не бил по крахмальной суспензии стержнем из металла, а стрелял в нее пулями с разного расстояния. Результат был почти такой же: в большинстве случаев пули отскакивали.

Теперь оба исследователя говорят, что открытие механизма поведения крахмала в воде поможет инженерам, которые уже много лет пытаются создать "жидкий" бронежилет. Он должен представлять собой суспензию, состоящую из жидкости, в которой будут растворены нити полипарафенилен-терефталамида (более известного под названием кевлар). По своим свойствам этот бронежилет будет превосходить все современные "кирасы" — он будет в несколько раз прочнее и легче. Однако до сих пор попытки ученых не увенчались успехом: не удается так расположить нити, чтобы они вели себя подобно частичкам крахмала. Однако теперь эта задачка, похоже, наконец-то может быть успешно решена.

Читайте также: "Жидкая сумка" обезвредит бомбы

В то же время физики предупреждают: возможно, эксперименты с кевларовыми суспензиями будут не столь успешными. Ведь то, что происходит в одних растворах, может совершенно не проявляться в других, особенно если речь идет о неньютоновских жидкостях, свойства которых весьма индивидуальны. Так, например, до сих пор никто не знает, почему при сильном воздействии кукурузный крахмал начинает уплотняться, а вот торфяная суспензия на болотах или известный всем кетчуп, наоборот, рассасываются. Хотя не исключено, что и эту загадку физики вскоре разгадают…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"