Imaginez que vous dînez. Tu essaies d’en verser habillage de ranch sur votre assiette pour tremper vos légumes. Vous basculez le conteneur à l’envers, mais rien ne sort. Cela semble être un solide.
Donc, vous secouez la bouteille de haut en bas, et une grosse goutte de vinaigrette se compose et frappe votre assiette. Cela ressemble à un liquide.
Mais la vinaigrette ne se propage pas dans l’assiette, comme le lait ou tout autre liquide le ferait si vous le renversez. Au contraire, il maintient une certaine forme, un peu comme les légumes de votre assiette. Cela semble être un solide.
Mais chaque fois que vous plongez votre carotte solide ou votre céleri dans la goutte de vinaigrette, il déforme un peu la forme du blob. Vous pouvez même étaler et répandre la goutte autour, mais la forme et la rigidité du céleri n’est pas affectée par ce jeu. Cela ressemble à un liquide.
Alors, le pansement ranch est-il un liquide et un solide? Ou n’est-ce pas non plus?
Je suis un Professeur de physique et de biophysiqueet mes recherches se concentrent sur la compréhension des matériaux squishy qui ont des propriétés liquides et solides. Les physiciens appellent ces matériaux. Dans mon laboratoirenous étudions ce qui fait des matériaux biologiques tels que la peau et la morve squishy – et comment nous pouvons créer des matériaux bio-inspirés qui ont les mêmes propriétés fascinantes. J’héberge également une chaîne de médias sociaux, Physique mamanoù mes deux garçons et moi posons et répondons aux questions sur la physique de la vie quotidienne.
Les états de base de la matière
Pour comprendre ce qui se passe avec le pansement de ranch, vous devez comprendre ce que différents états de matière sont Et ce qui rend chacun unique. « Matter » est juste le mot scientifique pour « trucs », et c’est tout ce qui est composé des blocs de construction microscopiques appelés atomes et que a la masse.
Vous avez probablement appris à l’école qu’il y avait trois états de matière: solide, liquide et gaz. Pensez à Ice Cube, une flaque d’eau et de brouillard. Peut-être que vous avez également appris un quatrième état, connu sous le nom plasma.
Ces différents états sont définis par la façon dont le Molécules extrêmement minuscules inventer la question interagir les uns avec les autres. Ces molécules sont si petites que vous ne pouvez pas les voir avec votre œil nu. Mais leurs interactions invisibles déterminent les propriétés des matériaux que vous pouvez voir.
Les molécules dans un solide sont physiquement attachées les unes aux autres d’une manière qui les empêche de se déplacer les uns par rapport aux autres. C’est ce qui rend les solides rigides et capables de garder une forme fixe.
Les molécules dans un liquide, en revanche, ne sont pas connectées les unes aux autres. Ils peuvent se déplacer, se glisser les uns les autres et se mélanger. Cette liberté de mouvement est ce qui permet à un liquide de prendre la forme du conteneur dans lequel il se trouve.
Les molécules d’un gaz sont complètement libres de se déplacer sans vraiment se heurter dans les autres molécules du gaz. Comme un liquide, un gaz prendra la forme de n’importe quel récipient dans lequel il se trouve et n’a pas de forme fixe. Mais contrairement aux liquides et aux solides, les gaz peuvent également modifier leur taille ou leur volume.
Un plasma est similaire à un gaz mais a beaucoup plus d’énergie. Cette énergie fait que les parties chargées électriquement des molécules, appelées protons et électrons, se séparent. Le soleil et les étoiles sont des exemples de plasma, tout comme le matériau qui fait briller les signes néon.
Élasticité et viscosité
Alors que les solides tiennent leur forme, ils ne sont pas complètement rigides. Les connexions entre les molécules se comportent comme de minuscules ressorts, ce qui rend les solides élastiques. Si vous poussez un solide, il se déformera – mais il rebondira à son état d’origine lorsque vous cessez de pousser, un peu comme votre matelas lorsque vous rebondissez sur votre lit. Bien sûr, cela se produit au niveau moléculaire, vous ne pouvez donc pas le voir se produire.
Et même si les liquides changent facilement de forme, ils le font Résistez à ce changement en raison de la friction entre les molécules liquides alors qu’elles essaient de se dépasser. Cette friction est appelée viscosité. Les liquides tels que le miel ou le sirop sont beaucoup plus visqueux que les liquides tels que le lait ou l’eau, ce qui les rend plus difficiles à remuer. Imaginez essayer de nager dans une piscine de miel – délicieux mais difficile.
Un cinquième état
L’habillage de ranch est en fait un cinquième état de matière connu sous le nom de matière douce. La matière douce peut avoir des propriétés des liquides et des solides, donc les scientifiques des matériaux disent qu’il s’agit viscoélastique – une combinaison de visqueux et élastique. D’autres exemples courants de matière mous glaçage.
Ces substances ne sont pas assez solides et ne sont pas tout à fait liquides – elles sont un peu des deux. Vous pouvez verser du shampooing dans une bouteille, mais si vous mettez un peu entre vos doigts et les séparer, il s’étendra entre vos doigts. La pâte à cookie peut tenir sa propre forme, mais si vous le poussez, elle se déforme et ne rebondis pas.
De nombreux matériaux viscoélastiques exposer l’éclosion de cisaillementce qui signifie que leur viscosité diminue plus vous les agitez. C’est pourquoi secouer votre bouteille de vinaigrette ou de ketchup de ranch vous permet de le verser – même si avant de secouer, il était trop solide pour quitter la bouteille. C’est aussi pourquoi le yaourt qui semble assez solide et capable de maintenir sa forme devient plus liquide lorsque vous le remuez rapidement.
Matériaux spongieux peut également présenter un épaississement du cisaillement – Ils deviennent plus rigides, plus vous essayez de les déformer. C’est comment Oobleck, un simple mélange de fécule de maïs et d’eautravaux. Vous pouvez le verser lentement et plonger votre main dedans, comme tout autre liquide, mais si vous le pressez ou le secouez-le, solidifie.
Un autre type de molécule
La raison pour laquelle ces matériaux spongieux ont des propriétés liquides et solides est que Ils sont faits de polymères: molécules longues en forme de chaîne. Ces longues chaînes se sont entièrement emmêlées, comme un bol de spaghettiils sont donc en quelque sorte connectés, comme les molécules dans un solide, mais aussi en quelque sorte gratuits pour dépasser les autres, comme les molécules dans un liquide.
La plupart des pansements de ranch achetés en magasin contient de la gomme Xantham, qui est un polymère naturel utilisé pour épaissir et stabiliser de nombreux aliments.
Donc, la prochaine fois que vous essayez de verser votre habillage de ranch hors de la bouteille, vous pouvez imaginer que les polymères de gomme Xantham s’emmêlent tous les uns avec les autres, faisant agir comme un solide. Lorsque vous secouez la bouteille, vous démêlez les polymères afin qu’ils glissent et s’écoulent les uns contre les autres, permettant à la vinaigrette de couler facilement hors de la bouteille et sur votre assiette.
La question « Le pansement de ranch est-il un liquide ou un solide? » a été posé par Gabriel, 8 ans, de Deland, en Floride. Enfants curieux est une série pour les enfants de tous âges. Si vous avez une question à laquelle vous aimeriez un expert pour répondre, envoyez-le à curiouskidsus@theconversation.com.
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