Por que o curativo do rancho age tão estranho? Um físico explica. : WebCuriosos

Imagine que você está jantando. Você tenta derramar alguns Rancho de molho no seu prato para mergulhar seus vegetais. Você gira o recipiente de cabeça para baixo, mas nada sai. Parece um sólido.

Então você agita a garrafa para cima e para baixo, e uma grande mancha de vestir -se e bate no seu prato. Parece um líquido.

Mas o molho não se espalhou por todo o prato, como leite ou qualquer outro líquido, se você o derramasse. Em vez disso, mantém alguma forma, como os vegetais do seu prato. Parece um sólido.

Mas toda vez que você mergulha sua cenoura ou aipo sólido na mancha de vestir, ele distorce um pouco a forma da bolha. Você pode até manchar e espalhar a bobagem, mas a forma e a rigidez do aipo não são afetadas por este jogo. Parece um líquido.

Então, o rancho é vestido de líquido e um sólido? Ou não é?

Eu sou um Professor de Física e Biofísicae minha pesquisa se concentra na compreensão de materiais mole que possuem propriedades líquidas e sólidas. Os físicos chamam esses materiais de matéria suave.

No meu laboratórioInvestigamos o que faz de materiais biológicos como a pele e a nó de macio-e como podemos criar materiais bio-inspirados que tenham as mesmas propriedades fascinantes.

Eu também hospedo um canal de mídia social, Mama de físicaonde meus dois meninos e eu fazemos e respondemos a perguntas sobre a física da vida cotidiana.

Os estados básicos da matéria

Para descobrir o que está acontecendo com o curativo, você precisa entender o que o Diferentes estados da matéria são E o que torna cada um único. “Matéria” é apenas a palavra científica para “coisas” e é qualquer coisa que seja composta pelos blocos de construção microscópicos chamados átomos e isso tem massa.

Você provavelmente aprendeu na escola que existem três estados de matéria: sólido, líquido e gás. Pense no gelo cubo, uma poça de água e vapor. Talvez você também tenha aprendido sobre um quarto estado, conhecido como plasma.

Esses diferentes estados são definidos por como o Moléculas extremamente pequenas Compensando o assunto interagir um com o outro. Essas moléculas são tão pequenas que você não pode vê -las a olho nu. Mas suas interações invisíveis determinam as propriedades dos materiais que você pode ver.

As moléculas em um sólido são fisicamente presas uma à outra de uma maneira que os impede de se mover em relação a um ao outro. É isso que torna os sólidos rígidos e capazes de manter uma forma fixa.

As moléculas em um líquido, por outro lado, não estão conectadas entre si. Eles podem se movimentar, deslizar um pelo outro e se misturar. Essa liberdade de movimento é o que permite que um líquido assuma a forma de qualquer recipiente em que esteja.

As moléculas em um gás são completamente livres para se movimentar sem realmente esbarrar nas outras moléculas do gás. Como um líquido, um gás assumirá a forma de qualquer recipiente em que está e não tem forma fixa. Mas, diferentemente dos líquidos e sólidos, os gases também podem alterar seu tamanho ou volume.

Um plasma é semelhante a um gás, mas tem muito mais energia. Essa energia faz com que as partes eletricamente carregadas das moléculas, chamadas prótons e elétrons, se separem. O sol e as estrelas são exemplos de plasma, assim como o material que faz sinais de néon brilhar.

Elasticidade e viscosidade

Enquanto os sólidos mantêm sua forma, eles não são completamente rígidos. As conexões entre as moléculas se comportam como pequenas fontes, o que torna os sólidos elásticos.

Se você empurrar um sólido, ele se deformará – mas ele voltará ao seu estado original quando você parar de empurrar, como seu colchão quando você pular na sua cama. Obviamente, isso acontece no nível molecular, então você não pode ver isso acontecendo.

E mesmo que os líquidos mudem de forma facilmente, eles fazem resistir a essa mudança devido ao atrito entre as moléculas líquidas enquanto tentam passar um pelo outro. Este atrito é chamado viscosidade.

Líquidos como mel ou xarope são muito mais viscosos do que líquidos, como leite ou água, tornando -os mais difíceis de se mexer. Imagine tentar nadar em uma piscina de mel – deliciosa, mas difícil.

Um quinto estado

O curativo de rancho é na verdade um quinto estado de matéria conhecido como matéria suave. Matéria suave pode ter propriedades de líquidos e sólidos, então os materiais cientistas dizem que é viscoelástico – uma combinação de viscosa e elástica.

Outros exemplos comuns de matéria suave incluem iogurte, massa de biscoito, shampoo, pasta de dente, massa boba, ranho, lodo e lodo e glacê.

Essas substâncias não são muito sólidas e não são muito líquidas – elas são um pouco de ambos. Você pode derramar shampoo de uma garrafa, mas se você colocar um pouco entre os dedos e separá -los, ele se esticará entre os dedos.

A massa de biscoito pode segurar sua própria forma, mas se você empurrá -la, ela se deforma e não se recupera.

Muitos materiais viscoelásticos Exiba desbaste de cisalhamentoo que significa que a viscosidade deles diminui quanto mais você os agita.

É por isso que agitar sua garrafa de molho de rancho ou ketchup permite que você o derrame-mesmo que antes de agitá-lo fosse muito sólido para deixar a garrafa. É também por isso que o iogurte que parece bastante sólido e capaz de manter sua forma se torna mais líquido quando você o agita rapidamente.

Materiais mole também pode exibir espessamento de cisalhamento – Eles se tornam mais rígidos, mais rígido você tenta deformá -los. É assim Oobleck, uma simples mistura de amido de milho e águafunciona. Você pode derramar lentamente e submergir sua mão, como qualquer outro líquido, mas se você o apertar ou agitá -lo solidificar -se.

Um tipo diferente de molécula

A razão pela qual esses materiais mole têm propriedades líquidas e sólidas é que Eles são feitos de polímeros: moléculas longas e em forma de corrente. Essas cadeias longas ficam emaranhadas, Como uma tigela de espagueteentão eles estão meio conectados, como as moléculas em um sólido, mas também meio livre para passar um para o outro, como moléculas em um líquido.

A maioria dos curativos de fazenda comprada em lojas contém chiclete Xanthan, que é um polímero natural usado para engrossar e estabilizar muitos alimentos.

Portanto, da próxima vez que você tentar derramar seu molho de fazenda da garrafa, você pode imaginar os polímeros de goma do Xantânia, todos se enroscaram, fazendo com que o curativo atue como um sólido.

Quando você agita a garrafa, você está desventurando os polímeros para que eles deslizem e fluam um para o outro, permitindo que o molho flua facilmente para fora da garrafa e para o seu prato.

Rae Robertson-AndersonProfessor de Física e Biofísica, Universidade de San Diego

Este artigo é republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o Artigo original.