Waarom kunnen sommige vloeistoffen dansen?

Heb je wel eens het gevoel dat je een nummer hoort en gewoon moét dansen? Het is alsof de beat je lichaam beweegt en je er zelf geen controle meer over hebt. Dat gevoel heeft een vloeistof ook wel eens. Pardon? Een vloeistof? Jazeker, ook vloeistoffen willen wel eens een avondje los gaan op een goede beat. De niet-Newtoniaanse vloeistoffen hebben de beste moves; zoek op YouTube naar ‘non-Newtonian fluids’ en je middag is gevuld. Maar WRM kunnen sommige vloeistoffen dit? Welke wetenschappelijke kennis gaat erachter schuil? En… hoe maak je zelf zo’n swingend goedje?

Viscositeit
De natuurkundige eigenschap van stoffen die een cruciale rol speelt in de uitleg van het gedrag van niet-Newtoniaanse vloeistoffen is viscositeit. Dit is niets meer dan de stroperigheid. Als je op een bord een plasje water giet, er een bergje stroop bovenop schenkt en vervolgens het bord schuin houdt, zal je (geheel naar je eigen verwachting, hoop ik) zien dat het water veel sneller naar beneden stroomt dan de stroop. Dit betekent dat de stroop een hogere viscositeit heeft dan water: de stroop stroomt minder snel.

Krachten
Het bijzondere aan niet-Newtoniaanse vloeistoffen is dat hun viscositeit verandert, afhankelijk van de hoeveelheid kracht die er op uitgeoefend wordt. Hoe moeten we dit voor ons zien? Als je voorzichtig je hand in een bak water laat glijden, dan zal de vloeistof even viscoos zijn als wanneer je er hard op slaat. Water wordt niet ineens een stroperige substantie als je erop gaat trommelen. Maar stel je nu een vloeistof (een niet-Newtoniaanse) voor, die wel verandert van viscositeit als je erop slaat. Als je hierin voorzichtig je hand laat glijden, voelt de stof vloeibaar aan. Sla je er echter hard op, dan voel je een stevige, stroperige massa onder je hand.

Dit verschijnsel ontstaat doordat niet-Newtoniaanse vloeistoffen vaak bestaan uit een mengsel van een vaste stof (bijvoorbeeld maiszetmeel, zie het onderstaande recept) en een vloeistof (bijvoorbeeld water, zie recept). Stel je de watermoleculen voor als bolletjes en het maiszetmeel als staafjes. Als deze samen in een bak zitten, vormen ze een gezellig mengsel. Nu laat iemand voorzichtig zijn hand erin glijden. De staafjes glijden dan soepel langs de bolletjes en de vloeistof voelt aan als een bak water. Als de hand echter op het mengsel slaat, hebben de staafjes geen kans om langs de bolletjes te glijden. De bolletjes glippen allemaal weg en de staafjes blijven samen over. De hand voelt nu alleen de deeltjes maiszetmeel en ervaart dit als een vaste stof.

Onder invloed van een sterke kracht (bijvoorbeeld veroorzaakt door een harde beat) gedragen niet-Newtoniaanse vloeistoffen zich dus als een vaste stof (de dansende poppetjes op de speaker) en bij een zwakke kracht (zoals een wals van Mozart) gedragen ze zich als vloeistoffen.

Recept:
Wil je vrienden en familie verrassen op een feestje? Maakt dan zelf een niet-Newtoniaanse vloeistof, speel ermee in een kom of laat het dansen op een speaker (doe dit niet met de dure speakers van je huisgenoot).
Alles wat je nodig hebt is 200 gram maïzena, 150 milliliter water en een mengkom. Meng de twee ingrediënten met een lepel door elkaar in de kom en voilà: je eigen niet-Newtoniaanse mengsel! Voor wat extra effect kun je kleurstoffen toevoegen. Probeer nu de verschillende eigenschappen ervan uit door er langzaam doorheen te roeren of door er een stevige bal van te kneden. Gegarandeerd knoeiplezier, net als in je kindertijd.

Afbeelding: Bob de Vries voor WRM? Magazine – denieuwsgierigefietser.nl