Ultimate Oobleck Science Fair Project

Oobleck on kiehtova aine, joka on poikkeuksellinen valinta tiedemessuprojektiin, varsinkin kun otetaan huomioon, että on olemassa niin monia reseptimuunnelmia tutkittavaksi. Tässä tiedemessuprojektissa testaamme useita ainesosia ja reseptejä selvittääksemme, millä saadaan aikaan paras oobleck, ja tulet yllättymään tuloksistamme!

Oobleck-tiedemessuprojekti

Vastuunpoikkeuslausekkeet: Tämä artikkeli saattaa sisältää provisiolinkkejä tai linkkejä. Amazonin yhteistyökumppanina ansaitsen oikeutetuista ostoksista.
Etkö näe videoitamme? Sammuta kaikki mainosblokkerit varmistaaksesi, että videosyötteemme näkyvät. Kiitos!

Rakastamme hyviä tiedemessuprojekteja. Se on loistava oppimiskokemus, jossa voimme sukeltaa syvälle ja tutkia kiehtovia tieteellisiä periaatteita. Oobleck on yksi suosikkitutkimuksistamme tällä hetkellä. Olemme tehneet jo kaksi todella hauskaa luonnontieteellistä tutkimusta käyttäen oobleckia.

1 – Loimme väriä vaihtavan oobleck-reseptin.

2 – Loimme pimeässä hehkuvan oobleck-reseptin, jossa oli kaksi erilaista hehkua.

Tällä kertaa päätimme palata perusasioihin ja tutkia oobleck-reseptiämme. Tavoitteenamme on nähdä, mitkä muut ainesosat toimivat ei-newtonilaisen nesteen luomisessa ja arvioida kunkin ominaisuuksia nähdäkseen, onko jokin ainesosa ylivoimainen ja johtaisiko se täydelliseen oobleck-reseptiin.

Tehdäksemme tämän meidän oli sovellettava tieteellistä menetelmää.

Tässä tutkimuksessa meillä on kaksi muuttujaa, neste ja kiinteä aine. Päätimme pitää nesteen samana ja käyttää vettä (elintarvikevärillä, jotta voimme seurata, mikä oobleck on tehty mistäkin ainesosasta) jokaisessa erässä. Tutustuimme jo kahdessa edellisessä tutkimuksessamme oobleck-reseptien tekemiseen muulla nesteellä kuin pelkällä vedellä.

Muuttuja, jota muutamme (ja tutkimme tässä projektissa), on kiinteä aine. Suunnitelmamme oli aloittaa samalla 2:1-suhteisella reseptillä ja muuttaa sitä tarpeen mukaan luodaksemme ei-newtonilaisen nesteen (jos mahdollista). Sitten tutkisimme ja testaisimme jokaista erää nähdäksemme, miten kunkin erän ominaisuudet vaihtelivat.

Mutta ennen kuin sukellamme kokeeseen, meidän on ensin ymmärrettävä oobleckin tiedettä, joka tunnetaan myös nimellä taikamuta, goop, oobleck slime, ja tietysti meidän luonnontieteistä kiinnostuneiden ihmisten mielestä ei-newtonilainen neste.

Ei-newtonilaiset nesteet

Newtonin viskositeettilain ymmärtäminen

Isaac Newtonilla oli useita teorioita nestedynamiikan ympärillä. Oobleckin kohdalla meillä on ei-newtonilainen neste, koska se ei noudata Newtonin viskositeettilakia, joka sanoo: Vierekkäisten nestekerrosten välinen leikkausjännitys on verrannollinen kahden kerroksen välisen nopeusgradientin negatiiviseen arvoon.

Noh, tämä tekee varmasti kaiken yhtä selväksi kuin taikamutamme.

Kaivetaanpa siis hiukan syväluotausta tähän tieteenalaan ja kokeillaan, josko saisimme siitä jonkinlaista tolkkua. Tämä on tärkeää asiaa, jos esittelet tiedemessuprojektia!

Nesteen käyttäytymiseen virtauksen aikana vaikuttavat nesteen kaksi keskeistä ominaisuutta: tiheys ja viskositeetti.

TIIVISTYS

Tiheys on kappaleen massa jaettuna sen tilavuudella. Se on syy siihen, miksi jää kelluu juomassasi, sillä jää on vähemmän tiheää kuin juomasi. Tai miksi öljy kelluu vedessä. Öljy on taas vähemmän tiheää kuin vesi. Kevyemmät nesteet kelluvat raskaampien nesteiden päällä. Testasimme tätä Tikkurilan kerrokset -kokeessa.

VISKOSITEETTI

Viskositeetti on nesteen vastustaso sen virratessa. Ajattele, miten vesi virtaa verrattuna melassiin. Melassilla on paljon suurempi viskositeetti. Yksinkertainen koe viskositeetin havainnollistamiseksi on verrata, miten puhdas vesi virtaa verrattuna lian (eli mudan) täyttämään veteen. Mudalla on paljon suurempi viskositeetti kuin puhtaalla vedellä.

Katsellessamme siis Newtonin viskositeettilakia keskustelemme siitä, miten nesteet reagoivat molekyylien välille virtauksen aikana syntyvän kitkan vuoksi. Jos kitkaa on paljon, neste on paksumpi ja sen viskositeetti on suurempi.

Newtonin nesteet noudattavat siis tätä viskositeettilakia ja virtaavat ennustettavasti.

Silloin on rakas oobleckimme, ei-newtonilainen neste, joka rikkoo kaikkia Sir Isaac Newtonin niin huolellisesti laatimia ja ehdottamia sääntöjä.

Aineen olomuodot – Onko oobleck kiinteää vai nestettä?

Jos olet joskus leikkinyt oobleckilla, tiedät, ettei se käyttäydy lainkaan niin kuin olettaisi. Kun oobleckiin kohdistetaan voimaa, siitä tulee kiinteää. Voit itse asiassa kävellä sen päällä tai muovata sitä kuin leikkitaikinaa, kunhan pidät voiman yllä. Itse asiassa siitä tulee niin kiinteää ja kovaa, että mursin itse asiassa sormenkynteni oobleckiin tätä tutkimusta tehdessäni!

Mutta sitten tapahtuu jotain hieman maagista. Heti kun vapautat voiman ja paineen, se muuttuu virtaavaksi nesteeksi. Jos kävelet sen päällä ja pysähdyt, uppoat. Jos rutistat sitä kuin leikkitaikinaa ja rentoutat kätesi, se virtaa sormiesi läpi.

Tätä ilmiötä kutsutaan ”shear thickening”-ilmiöksi, ja sitä esiintyy materiaaleissa, jotka koostuvat mikroskooppisen pienistä kiinteistä hiukkasista, jotka ovat suspendoituneina nesteeseen. Oobleck on siis suspensio. Kiinteät molekyylit eivät liukene nesteeseen, vaan ne vain suspendoituvat. Kun teet oobleckia, huomaat, että se erottuu nopeasti. Suspendoituneet molekyylit laskeutuvat pohjalle ja neste nousee astian yläosaan. Haluatko tietää lisää leikkaussakeutumisen tutkimuksesta? Tutustu tähän artikkeliin.

Pro-vinkki! Jos sinulla on lapsia, jotka tarvitsevat sormien vahvistamisharjoituksia, anna heille annos oobleckia, johon on piilotettu joitakin esineitä. Se antaa heille loistavan sormiharjoittelun! Se on myös loistava tapa treenata ”hellävaraisia” sormia, sillä mitä kovempaa painat, sitä kiinteämmäksi oobleck muuttuu. Varovaiset sormet ja painaminen ovat avain Oobleckin työstämiseen.

Mistä Oobleck on saanut nimensä?

Vaikka tällä ei-newtonilaisella nesteellä on monia nimiä, kuten taikamuta, goo, goop tai yleisin nimi on Oobleck tai Oobleck Slime. Mutta mistä termi ”oobleck” on peräisin? Itse asiassa sen loi kukaan muu kuin tohtori Seuss.

Vuonna 1949 ilmestyi kirja nimeltä Bartholomew and the Oobleck. Se on tarina kuninkaasta, joka oli kyllästynyt säähän ja pyysi taikuriryhmäänsä luomaan jotain uutta viihdyttääkseen häntä. Tuloksena oli tahmea, limainen ja tahmea aine, jota satoi taivaalta pahaa-aavistamattomien kyläläisten päälle. Aineella oli paljon yhteisiä ominaisuuksia rakkaan ei-newtonilaisen nesteemme kanssa. Se ei ehkä ollut tarkoituksellista, mutta se on fantastinen tarina siitä, miten tämä maaginen aine sai nimensä.

Nyt tiedämme siis hiukan oobleckin historiasta ja siitä, miten oobleck toimii, nyt on tieteen vuoro!

Oobleckin tieteellinen menetelmä

Tarkoituksemme tässä tutkimuksessa oli tutkia erilaisia reseptivariaatioita oobleckin valmistukseen, jotta näkisimme, mikä toimii ja onko tuloksena syntyvässä oobleckissa eroa. Ja olimme todella yllättyneitä tuloksista! Hypoteesimme oli, että Baby Powder ja perunatärkkelys tekisivät oobleckia, emme olleet varmoja, toimisivatko muut, mutta ennustimme, että jos yksi ”jauho” toimisi, ne kaikki toimisivat ja että tuloksena syntyvien oobleckien ominaisuuksissa ei olisi juurikaan eroa.

Pidimme menettelytapamme melko yksinkertaisena, teimme PALJON oobleckia ja leikittelimme PALJON oobleckilla.

Tässä tutkimuksessa meillä on kaksi muuttujaa, nestemäinen ja kiinteä. Päätimme pitää nesteemme samana ja käyttää vettä (elintarvikevärillä) jokaisessa erässä. Tämä tekee siitä kontrolloidun muuttujamme. Käytimme elintarvikeväriä, jotta emme menisi sekaisin siitä, mistä ainesosasta kukin oobleck on tehty.

Riippumaton muuttujamme eli se, jota muutamme, on kiinteä aine. Suunnitelmamme oli aloittaa samalla 2:1-suhteen reseptillä (2 kupillista kiinteää ainetta, 1 kupillinen vettä) ja muuttaa sitä tarpeen mukaan luodaksemme ei-newtonilaisen nesteen (jos mahdollista). Sitten tutkisimme ja testaisimme jokaista erää nähdäksemme, miten kunkin erän ominaisuudet vaihtelivat.

Tuloksemme mitattaisiin onnistuneen ei-newtonilaisen fluidin tuloksen perusteella (kiinteä aine paineen alla, neste ilman painetta). Tekisimme myös joitakin havaintoja nähdaksemme, onko oobleckin ominaisuuksissa vaihtelua, kun sitä valmistetaan eri kiinteistä aineista.

Kokeilemamme kiinteät aineet olivat:

Maissitärkkelys
Baby Powder (maissitärkkelyspohja, ei talkkia)
jauho (leivonta)
leivinjauhe
leivinjauhe (tärkkelys)
Tapiokajauho (tärkkelys)
perunatärkkelys

Oobleck-reseptin ainesosien testaustulokset

Katsokaa videomme, jossa vertailemme kaikkia eri reseptejä, joilla on saatu aikaiseksi oobleck!

Maissitärkkelys

Tämä on oobleckin vakioreseptin ainesosa, jota olemme aina aiemmin käyttäneet. Sitä käytimme perusreseptinä, johon kaikkia muita reseptejä verrattiin. Saat lisätietoja maissitärkkelysoblekistamme täältä.

Vauvapulveri

Klikkaa tästä, jos haluat tutustua yksityiskohtaisesti vauvapulverioblekkiimme. Havaitsimme, että vauvanjauheesta saatiin hyvin samanlaista oobleckia kuin tavallisesta maissitärkkelyksestämme. Vauvapuuteria on kahta tyyppiä – toisessa käytetään talkkia ja toisessa maissitärkkelystä. Talkkia ei käytetä nykyään enää niin usein, koska siihen liittyi joitakin terveysongelmia. Jos kokeilet tätä kokeilua, tarkista, onko vauvanjauheesi maissitärkkelyspohjainen. Jos se on tärkkelyspohjainen, siitä saadaan oobleckia, joka on verrattavissa tavalliseen oobleck-reseptiimme. Tämä vain tuoksuu vauvapöpölle.

Jauhot

Tässä kokeessa käytimme tavallisia vehnästä valmistettuja leivontajauhoja. Eikä se toiminut. Ei ollut lainkaan ei-newtonilaista toimintaa. Olen itse asiassa yllättynyt tästä (johtuen muista tuloksistamme) ja jouduin menemään tekemään lisää tutkimusta ymmärtääkseni tämän tuloksen. Tästä lisää hetken kuluttua johtopäätöksissämme ja tuloksissamme.

Ruokasooda

Ruokasoodan käyttäminen oobleckin tekemiseen maissitärkkelyksen sijasta ei toiminut. Siitä tuli yksinkertaisesti tahnaa. Jos kuitenkin haluat käyttää ruokasoodaa kiehtovassa oobleck-kokeessa, tutustu väriä vaihtavaan oobleck-kokeiluumme.

Tai meillä on toinen hauska väriä vaihtava oobleck-kokeilu, jossa käytetään termokromaattisia pigmenttejä, täällä. Tämä projekti todella kuumentaa Oobleck-tutkimuksesi!

Nuolijuurijauho

Klikkaa tästä, jos haluat tutustua yksityiskohtaisesti nuolijuurijauho-obleckiin. Arrowroot-jauho tunnetaan myös nimellä Arrowroot-tärkkelys. Tämä oli mielenkiintoinen tulos. Pystyin tekemään ei-newtonilaista nestettä, mutta se vaati erilaisia suhteita. Minun oli todella vähennettävä vettä. Lisäsin 2 1/4 kupillista nuolijuurijauhoa varten vain 2/3 kupillista vettä, jotta sain aikaan nuolijuurijauho-obleck-reseptimme. Tuloksena syntyneellä oobleckilla oli myös hieman erilaisia ominaisuuksia kuin tavallisella oobleckillamme. Se TODELLA reagoi paineeseen. Mikä tarkoittaa, että siitä tuli helposti kokkareista ja kovaa. Jopa silloin, kun se ”virtasi”, kun vapautimme paineen, se muodosti paakkuja ja kokkareita pudotessaan. Paljon enemmän kuin maissitärkkelystä sisältävässä oobleck-reseptissämme.

Tapiokajauho

Klikkaa tästä, niin pääset katsomaan Tapiokajauho-obleckimme yksityiskohtaisesti. Tapioca Flour tunnetaan myös nimellä Tapioca Starch. Sillä saatiin samanlaisia tuloksia kuin Arrowrootilla. Jälleen kerran meidän oli muutettava suhteitamme ja luotava erilainen resepti. Käytimme 2 1/4 kupillista nuolijuurijauhoa ja 1 kupillista vettä. Tapicoca Flour Oobleckilla oli myös mielenkiintoisia ominaisuuksia. Siitä tuli hyvin kovaa, kun se oli kiinteää. Katkaisin itse asiassa kynnen yrittäessäni kauhoa sitä. Se tuntuu melkein kuivalta ja murenevalta, kun se on paineen alaisena ja kiinteänä, mutta kun paine vapautettiin, se silti valui.

Perunatärkkelys

Klikkaa tästä, niin pääset katsomaan perunatärkkelys-Oobleckia tarkemmin. Tällä kertaa onnistuimme tekemään perunatärkkelyksestä menestyksekkäästi oobleckia käyttämällä vakiosuhteitamme – 2 kupillista perunatärkkelystä 1 kupilliseen vettä. Siitä tuli ihanaa oobleckia, mutta siinä oli silmiinpistävä ero. Perunatärkkelyksen oobleck on uskomattoman silkkistä ja sileää. Siitä puuttuu muiden reseptien tahmea ja tahmea maku. Sillä on erittäin ylellistä leikkiä, ja rehellisesti sanottuna sillä leikkimistä on hyvin vaikea lopettaa. Koostumus on yksinkertaisesti uskomaton.

Oobleck-reseptitutkimuksemme johtopäätös

Oobleckin valmistuksessa on oikeastaan monia reseptin ainesosavaihtoehtoja. Meillä oli kuitenkin yksi tulos, joka yllätti minut. Alkuperäinen tutkimukseni osoitti, että vehnäjauholla on samanlaiset ominaisuudet kuin maissitärkkelyksellä, nuolijuurijauholla, tapiokajauholla ja perunatärkkelyksellä. Hypoteesimme oli siis, että jauhot antaisivat samanlaisen tuloksen kuin muut ”jauhomme”. Mutta niin ei käynyt. Se yksinkertaisesti muodosti tahnan.

Katsottuani tuloksemme tein kuitenkin lisää tutkimusta (se voi olla samanlaista ruoanvalmistuksen näkökulmasta, mutta tieteellisestä näkökulmasta siinä on tietysti eroja!) ja uskon, että markkinointi ja tuotemerkkien/nimitykset saattavat olla se, missä asiat menivät sekaisin tässä asiassa. Viljajauho jauhetaan, ja tärkkelys on osa jauhoa, mutta muilla prosesseilla siitä voidaan saada puhdasta tärkkelystä. Puhdas tärkkelys on vuorovaikutuksessa veden kanssa eri tavalla (siksi ei-newtonilainen neste) kuin jauho. Joten vaikka pusseihimme oli merkitty Nuolijuurijauho ja Tapiokajauho, uskon, että ne ovat todella puhdasta tärkkelystä.

Kuinka tehdä oobleckia ilman maissitärkkelystä

Tutkimuksemme perusteella, jos haluat tehdä oobleckia ilman maissitärkkelystä, sinulla on muutama käyttökelpoinen ainesosavaihtoehto oobleck-reseptiisi. Voit käyttää Baby Powderia (maissitärkkelyspohjaista tyyppiä), Tapiokajauhoa (tärkkelystä), Nuolijuurijauhoa (tärkkelystä) tai perunatärkkelystä.

Mikä on paras oobleck-resepti?

Epäilemättä mikään ei päässyt lähellekään perunatärkkelystä sisältävää oobleck-reseptiä. Koostumus on silkkisen ylellinen, mutta sillä on silti kiehtovat ei-newtonilaisen nesteen ominaisuudet, joita rakastamme Oobleckissa. Yhdistelmä suorastaan kerjää leikkimistä, luoden vastustamattoman aineen, johon kaikki haluavat saada sormensa.

Onko Oobleck myrkyllistä? Voiko sitä syödä?

Oobleck ei todellakaan ole myrkyllistä. Kaikissa testaamissamme resepteissä käytimme ruokakomerosta löytyviä ainesosia (lukuun ottamatta vauvojauhetta), ja siksi se on maultaan turvallista ja teknisesti ottaen sitä voisi syödä, mutta miksi sitä haluaisi? En todellakaan tiedä. Mutta jos pikkuisesi leikkii ja nuolee sormiaan, sinun ei tarvitse olla huolissasi.

Vinkkejä Oobleckin käyttöön, säilytykseen ja hävittämiseen

Muistutuksena vielä, että Oobleck on suspensio, mikä tarkoittaa, että molekyylit irtoavat nesteestä sen istuessa ja putoavat astian pohjalle (nesteen kelluessa pinnalla). Voit vain sekoittaa sen uudelleen ennen leikkiä.

Jos haluat säilyttää oobleckia päivän tai pari, varmista, että se säilytetään ilmatiiviissä astiassa.

Samoin kuin limaa ja muita käsillä pidettäviä aistittavia esineitä, en suosittele näiden säilyttämistä pitkiä aikoja. Varsinkin jos useampi lapsi leikkii niillä. Nämä väliaineet ovat loistavia kasvualustoja bakteereille ja muille ilkeyksille. Tee se, leiki sillä ja heitä se pois. Tee sitten yksinkertaisesti uusi erä seuraavan kerran, kun haluat leikkiä. Turvallisuus on aina etusijalla, ja olen mieluummin varovainen, kun kyse on näistä edullisista aistikokemuksista. Varsinkin kun ne ovat niin nopeita ja helppoja tehdä.

Kun vesi haihtuu liuoksesta, se kuivuu ja palaa lopulta jauhemaiseksi. Tämä on itse asiassa todella hyvä tieto, joka auttaa siivoamisessa! Anna sen vain kuivua ja lakaise se pois.

Tai jos haluat leikkiä oobleckilla uudelleen, lisää vain vettä.

Kun hävität oobleckia, kaavi se roskiin. Älä pese sitä kokonaan viemäriin. Sinulle tulee iso putkilasku. Ne palat, jotka menevät viemäriin, varmista, että ne huuhdellaan runsaalla vedellä.

Muista, että oobleck on myrkytöntä ja maultaan turvallista. En kuitenkaan todellakaan usko, että se maistuisi kovin hyvältä!

Oobleck-oppimiskeskus

Oobleck-oppimiskeskukset voivat olla mahtava luokkahuoneprojekti! Kehitimme hauskan How to Make Oobleck Break Out Box -projektin tämän Oobleck Science Fair -tutkimuksen innoittamana. Se saa oppilaasi työskentelemään pareittain tai pienryhmissä, käyttämään kriittisen ajattelun taitojaan ja tutkimaan Oobleckin ominaisuuksia. Tähän hauskaan aistitiedeprojektiin sisältyy työpapereita seuraavaa tiedekokeilua tai tiedekeskustoimintaa varten.

Hyvää oobleckingia!

LISÄÄ TIETOMESSUJEN PROJEKTEJA JA IDEOITA