Hé lộ bí quyết giúp người đi được trên mặt nước

"Chất lỏng hóa rắn" oobleck thực chất là hỗn hợp dung dịch giữa nước và bột ngô. Trong đoạn video trên, chúng ta có thể thấy, khi đổ đầy bột ngô vào một bể nhỏ chứa nước và khuấy đều, một người bất kỳ có thể chạy, thậm chí nhảy trên dung dịch oobleck tạo ra mà không bị chìm.

Điều kỳ diệu có được nhờ oobleck là một loại “chất lỏng phi Newton”, nghĩa là chất lỏng có độ nhớt không tuân theo định luật Newton. Trái lại, hầu hết chất lỏng mà chúng ta biết, chẳng hạn như nước, rượu, xăng, ... là chất lỏng Newton, vì tuân theo định luật ma sát trong của Newton.

Theo Newton, “độ nhớt” là thông số đại diện cho ma sát trong của dòng chảy. Trong chất lỏng Newton, độ nhớt là một hằng số đối với lực tác động, chỉ thay đổi nếu có thay đổi nhiệt độ. Ví dụ, nước đông đá khi lạnh và tan chảy khi nóng, nhưng nếu lắc chai đựng nước (dùng lực) thì độ nhớt của nước không đổi hay dòng nước vẫn tiếp tục chảy bình thường bất kể lực tác động lên nó.

Trong khi đó, độ nhớt của các chất lỏng phi Newton như oobleck, kem đánh răng, cao su, silicon, ... không phải là hằng số và có thể thay đổi theo nhiều cách khác nhau, dưới tác động của một hay nhiều yếu tố như lực, thời gian hay nhiệt độ. Khi độ nhớt thay đổi, loại chất lỏng này phản ứng hoàn toàn khác chất lỏng thông thường, có thể từ lỏng hóa rắn, từ rắn hóa lỏng hoặc dầy và xốp lên.

Đối với oobleck, hỗn hợp này bình thường ở trạng thái như thạch, nhưng khi chịu lực ép mạnh sẽ quánh lại như chất rắn. Và khi không còn lực tác động, oobleck sẽ hóa lỏng. Đây là lí do giúp con người có thể chạy, nhảy thật nhanh trên bề mặt nước oobleck mà không bị chìm, nhưng nếu dừng chậm lại (ngưng tác động lực), họ sẽ chìm xuống.

Cấu trúc hạt của oobleck khi bình thường (a) và khi chịu áp lực (b).

Vậy, điều gì khiến oobleck có thể biến đổi từ rắn sang lỏng và ngược lại? Theo các chuyên gia, đó là do sự tương tác giữa các hạt thành phần và kích thước hạt. Cụ thể là, khi chịu tác động của lực, khoảng cách giữa các hạt bột ngô trong hỗn hợp thay đổi. Tại vị trí chịu lực, các hạt chụm lại, tạo thành cụm có hình dạng như tinh thể, giúp oobleck trở nên rắn hơn.

Các chuyên gia cho biết, không phải loại hạt nào cũng có thể tạo được hỗn hợp phi Newton. Chúng ta chỉ có thể tạo ra thứ "chất lỏng hóa rắn" này nhờ trộn đều chúng với các hạt có kích thước tối thiểu 1 micron hay 0,0001cm.

Để tạo ra hỗn hợp oobleck giúp người có thể "chạy trên mặt nước", chúng ta trộn đều 1 phần nước với 1,5 - 2 phần bột ngô.