Quando ero un bambino, mia madre a volte dare i miei fratelli più piccoli di me e una grande vasca di oobleck, che ci dice di andare a giocare fuori e fare un pasticcio.

Oobleck è una sostanza bianca lattiginosa e lucida nota come fluido non newtoniano. Scorre come vernice spessa quando la versi, ma schiaccia la mano sulla sua superficie e forma una pelle dura. Spremere un po ‘ nel palmo della mano e si formerà un duro glob. Ma nel momento in cui si rilascia, oobleck gocciola giù sopra le dita in una sospensione. È disgustoso, è divertente e ogni bambino sarà coinvolto nella sua magica capacità di passare avanti e indietro tra un solido e un liquido.

Oobleck è in realtà una miscela piuttosto semplice di amido di mais e acqua. Il suo nome comune (che in seguito ho imparato non è quello che tutti i bambini lo chiamano) deriva da una storia del Dr. Seuss, Bartholomew and the Oobleck, dove il desiderio di un giovane ragazzo per qualcosa di diverso dalla pioggia o dalla neve a cadere dal cielo è concesso. I personaggi del libro di Seuss devono presto essere salvati da questa nuova forma appiccicosa di precipitazione, ma oobleck nella vita reale è molto più benigno e scientificamente interessante.

Da soli, la noiosa vecchia acqua e l’amido di mais non sembrano in grado di creare un prodotto così interessante. Ma mettili insieme e formano un fluido non newtoniano. Per capire veramente questi materiali, abbiamo bisogno di una certa conoscenza del loro opposto – cioè, un fluido newtoniano.

L’eroe del polimatismo e dell’illuminismo britannico Isaac Newton ha studiato molte cose: ottica, gravità, onde, matematica, astronomia, storia, religione e alchimia e così via. Poi nel suo tempo libero, ha studiato come fluiscono i liquidi e quindi ha ottenuto un intero ramo della fluidodinamica chiamato per lui. Newton ha osservato come i liquidi comuni, come l’acqua, scorrano allo stesso modo indipendentemente da quanto stress li sottoponi. Spingere un bastone agitazione in una tazza di acqua e swish intorno. La viscosità dell’acqua – quanto è liscia o appiccicosa la sua consistenza – rimane la stessa.

Abbastanza semplice, sì? Molti liquidi con cui interagiamo regolarmente funzionano in questo modo: cose come acqua, latte, olio o succo. Ma ci sono anche molti fluidi comuni che non lo fanno. Questi sono fluidi non newtoniani; sostanze la cui viscosità cambia in base a quanta pressione si applica a loro.

Per esempio, punta una vasca di yogurt denso a testa in giù e lentamente trasuderà. Ma agitare lo yogurt per un po ‘ prima e la sua viscosità diminuirà, permettendogli di versare molto più facilmente. Cose come dentifricio, balsamo e ketchup sono un altro esempio. Di solito si siedono come un solido custardy nella parte inferiore del loro contenitore. Sono appiccicosi, la loro viscosità è alta. Ma tali sostanze in realtà solo bisogno di un po ‘ di un calcio per ottenere che scorre. È necessario fornire una forza sufficiente per superare l’attrito interno che li mantiene fermi, ad esempio dando loro una compressione, che abbassa la loro viscosità. Possono quindi essere facilmente estrusi da un tubo, una bottiglia o un pacchetto.

Quando mescoli l’amido di mais in acqua, i grani amidacei diventano sospesi nel liquido, creando una sostanza con strane abilità non newtoniane. Quando si applica una pressione a oobleck, funziona al contrario degli esempi precedenti: il liquido diventa più viscoso, non meno. Nei punti in cui si applica la forza, le particelle di amido di mais vengono schiacciate insieme, intrappolando le molecole d’acqua tra di loro, e oobleck si trasforma temporaneamente in un materiale semi-solido. Questa forza può essere qualsiasi cosa, comprese le vibrazioni sonore da altoparlanti musicali o un contenitore che agita rapidamente, come nel video nella parte superiore di questo post.

Quel particolare esperimento evidenzia davvero la stranezza di oobleck. Il piatto vibrante crea onde Faraday irregolari nel liquido. Un soffio d’aria introdotto in questo sistema crea un buco nell’oobleck che si blocca, non scomparendo come ci si aspetterebbe. Accelerare le vibrazioni e il foro si trasformerà in una massa che si contorce lentamente su tutta la superficie dell’oobleck. Non lo so, ma non posso guardare quel video senza qualche allarme interno del WTF.

Naturalmente, la forza più famosa applicata a oobleck è il peso di una persona che sbatte il piede mentre corre su una vasca piena di roba. Puoi trovare molti video su Youtube di persone che ripetono questa straordinaria impresa, incluso quello sopra. Non sono solo i bambini piccoli, gli studenti universitari e gli spettatori di Ellen che sono impressionati. Spiegare tutte le proprietà di oobleck è in realtà oggetto di serie indagini scientifiche.

Nel 2012, i ricercatori dell’Università di Chicago hanno pubblicato un articolo in cui hanno descritto la batteria di esperimenti che hanno eseguito su oobleck (puoi guardare un video dei loro test qui sotto). È difficile non essere impressionati da tutta la scienza che questi ragazzi stanno facendo su alcune cose bizzarre con cui giocavo da bambino: i laser! Telecamere ad alta velocità! Macchine a raggi X! Il loro laboratorio ha tutto.

Dopo aver misurato tutte le forze e le deformazioni coinvolte all’interno di oobleck, i ricercatori pensano di sapere come sia in grado di generare il supporto per i trucchi del partito messia-like. Se colpisci oobleck forte e veloce, le particelle di amido di mais vengono spinte insieme, raggruppandosi come neve davanti a uno spazzaneve. Questo crea una colonna quasi solida appena sotto il piede, che può supportare il tuo peso. Ma se smetti di muoverti, smetti di applicare forza e l’oobleck ritorna allo stato liquido.

È abbastanza intuitivo. Ma molti misteri in realtà rimangono con oobleck. I ricercatori non conoscono ancora tutti i dettagli, come se le particelle di amido di mais si tocchino o meno, cosa le fa spostare a parte dopo che la pressione è stata tolta e in che modo le diverse granulometrie influenzerebbero ciò che fa l’oobleck. Quest’ultimo punto è importante perché alcuni ingegneri vorrebbero creare nuove sostanze con caratteristiche simili a oobleck. Questi potrebbero essere bravi ad assorbire enormi impatti, trovando usi in giubbotti antiproiettile o cuscini che si gonfiano durante un incidente d’auto.

Penso che alla fine, la morale della storia sia questa: Genitori, lasciate che i vostri bambini giochino con fluidi non newtoniani. Cresceranno per creare dispositivi salvavita, o almeno scrivere su di loro su Internet.