Почему мыльные пузыри круглые физика. Почему мыльные пузыри круглые? Как долго «живут» мыльные пузыри

Мыльные пузыри

На самом деле, мыльные пузыри

Скачать:

Предварительный просмотр:

Почему мыльные пузыри всегда круглые?

Мыльные пузыри - одно из любимых развлечений детей. Легкие, воздушные, плавно подхватываемые легким дуновением ветерка... И наверняка каждый ребенок задавался хоть раз такими вопросами: "А почему мыльные пузыри такие идеально круглые? А получится ли надуть квадратный пузырь, если его надувать из квадратной трубочки?"

На самом деле, мыльные пузыри – отличный объект для наблюдения самых разных физических явлений. Поверхностное натяжение, теплодинамика, оптика – только некоторые из них. И все-таки, почему же мыльные пузыри круглые?

Ответ заключается в том, что самая компактная форма в природе - это шар, а силы поверхностного натяжения стремятся придать мыльному пузырю максимально компактную форму. При шарообразной форме воздух внутри пузыря равномерно давит на все участки его внутренней стенки, до тех пор, пока она не лопнет. И именно поэтому, какой бы формы не была трубочка для выдувания, будь то квадрат, звёздочка или даже зигзаг - пузыри у нас все равно получатся круглыми. Однако, есть и исключения. Английский физик Бойз, изучая мыльные пузыри, заметил, что, приложив внешнее усилие, можно сделать пузырь не шарообразной формы. Если растянуть мыльную пленку между двумя кольцами и потянуть на разрыв, то образуется мыльный пузырь цилиндрической формы. Чем больше размер такого цилиндрического пузыря, тем меньше его прочность. В конце концов, в середине такого пузыря появляется перетяжка, одна сторона начинает перетягивать другую и он делится на два обычных круглых пузыря.

Самой привлекательной стороной мыльных пузырей , пожалуй, являются переливы света на их поверхности. Даже когда надуваешь пузырь, становится заметна неповторимая живая радужная окраска, которой трудно не любоваться. И откуда берется такая красота в таком простом мыльном шарике?

Причина этому – силы поверхностного натяжения жидкости. Они возникают между частицами воды. Частицы воды или другой жидкости притягиваясь, друг к другу, стремятся сблизиться. Каждая частица на поверхности притягивается остальными частицами, находящимися внутри жидкости, и поэтому устремляются друг к другу (см. рис.3).

Именно за счет поверхностного натяжения получается сферическая форма пузыря. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако, если оставить пузырь, свободно парить в воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

Когда свет проходит сквозь тонкую плёнку пузыря, часть его отражается от внешней поверхности, в то время как другая часть проникает внутрь плёнки и отражается от внутренней поверхности (см. рис.4). Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется интерференцией этих двух отражений.

В конце концов, стенка пузыря становится тоньше, чем длина волны видимого света, все отражающиеся волны видимого света складываются в противофазе и мы перестаем видеть отражение совсем (на темном фоне эта часть пузыря выглядит «черным пятном»). Когда это происходит, толщина стенки мыльного пузыря меньше 25 нанометров, и пузырь, скорее всего, скоро лопнет.

Эффект интерференции также зависит от угла, с которым луч света сталкивается с пленкой пузыря. И даже если бы толщина стенки была везде одинаковой, мы бы все равно наблюдали различные цвета из-за движения пузыря. Но толщина пузыря постоянно меняется из-за гравитации, которая стягивает жидкость в нижнюю часть так, что обычно мы можем наблюдать полосы различного цвета, двигающиеся сверху вниз.

Как долго «живут» мыльные пузыри?

Раньше бытовало мнение, что «жизнь» мыльного пузыря быстротечна. Однако это представление развеял изобретатель англичанин Джейм Дьюар. Он провел эксперимент и попробовал законсервировать пузыри в особых герметичных емкостях, надежно защитив их от внешних воздействий. Оказалось, что мыльные пузыри могут сохраняться по месяцу и даже более.

У одного из преподавателей физики в американском штате Индиана мыльный пузырь, помещенный в стеклянную банку, «прожил» целых 340 дней. Есть сведения, что под стеклянным колпаком воздушные шары из мыла хранятся по многу лет.

Как лопаются пузыри?

Некоторые ученые всячески консервировали мыльные пузыри, храня их на протяжении нескольких суток и даже месяцев, но какой бы продолжительной не была жизнь мыльного пузыря, рано или поздно он все равно лопается. Задумывались ли вы над тем, как это происходит? Вначале нижняя часть пузыря будет утолщаться, а центральная верхняя – утончаться. Это отчетливо видно по потокам жидкости, меняющим пятнистую окраску пузыря. В какой-то момент пузырь лопнет. Нам кажется, что это мгновенное действие, но на самом деле мы видим лишь заключительную стадию – пузырь превращается в совокупность капель, расположенных по периметру. Как правило, очаг разрушения, разрушения оказывается в верхнем, самом тонком месте пленки.

Круглые пузыри

Все мы восхищаемся пузырями, особенно мыльными - их идеально круглой формой и переливающейся разными красками поверхностью. Английский физик Бойз был так заинтригован мыльными пузырями, что написал 200-страничную книгу: «Мыльные пузыри. Их цвет и силы, придающие им форму». Бойз назвал мыльные пузыри великолепным экспериментальным объектом и указал, что силы, которые придают форму пузырю, присутствуют во всех жидкостях.

Эти силы вездесущи. Без них не обходится заварка чая, без них нельзя закрыть текущий кран на кухне, о них помнят, ныряя в воду. В общем, всякая жидкость обладает этой силой.

Что заставляет капли воды собираться вместе?

Представьте себе, что вы наполняете водой воздушный шарик. Чем больше воды вы в него наливаете, тем сильнее растягивается резиновая оболочка шарика. В конце концов, она перестанет растягиваться и лопнет. Теперь представьте себе каплю воды. Вода собирается на кончике пипетки в виде растущей капли. Капля становится все больше и больше. Наконец она достигает определенного критического размера и отрывается от кончика пипетки.

Материалы по теме:

Почему возникает морская болезнь?

Бойз задал себе вопрос: «А почему вода вообще собирается на кончике пипетки в виде капли?» Впечатление такое, что вода стекает в маленький эластичный мешочек, наподобие воздушного шарика. Этот мешочек отрывается от пипетки тогда, когда переполняется водой. Вокруг капли, естественно, нет никакого эластичного мешочка. Но что – то же должно удерживать каплю в ее классической форме. Должна быть какая – то невидимая оболочка, какое то нечто.

Поверхностное натяжение

Это нечто - свойство воды и любой другой жидкости - называется поверхностным натяжением. Возьмем воду. Молекулы воды под ее поверхностью связаны между собой мощными силами межмолекулярного взаимодействия. Расположенные в поверхностном слое молекулы испытывают силу притяжения только со стороны нижележащих и соседних молекул. То есть поверхностные молекулы воды притягиваются внутрь и в стороны. Именно такое взаимодействие сил создает на поверхности воды эффект пленки, или поверхностное натяжение.

Материалы по теме:

Почему человек икает?

Таким образом, поверхностное натяжение можно рассматривать как своеобразную «оболочку» воды. Эта оболочка заставляет висеть каплю на конце водопроводного крана. Когда же капля становится слишком большой, оболочка не выдерживает и рвется. Бойз подчеркивал, что у различных жидкостей оболочки имеют разную прочность. Спирт имеет меньшее поверхностное натяжение, поэтому образует более мелкие капли, чем вода. А вот ртуть, которая бегает по полу мелкими шариками, когда разбивается термометр, имеет поверхностное натяжение в шесть раз больше, чем у воды.

Что не дает лопнуть мыльному пузырю?

Сила поверхностного натяжения не дает лопнуть мыльному пузырю. Когда вы опускаете рамку в мыльный раствор, а затем вынимаете ее оттуда, то видите тонкую радужную пленку, которая закрывает просвет рамки. Подуйте на рамку. Из нее начнет выпячиваться пузырь. Мыльная пленка растягивается наподобие эластичной оболочки. Подуйте еще. Мыльная пленка сомкнется вокруг воздуха, и мыльный пузырь отправится в самостоятельное путешествие, переливаясь всеми цветами радуги.

Материалы по теме:

Звезды и созвездия

Оболочка мыльного пузыря имеет эластичные свойства, поэтому воздух внутри пузыря находится под давлением, как воздух внутри камеры футбольного мяча. Величина внутри пузырного давления зависит от кривизны стенки пузыря. Чем больше кривизна и чем меньше пузырь, тем больше давление. Бойз экспериментально доказал, что воздух, вырвавшийся из лопнувшего мыльного пузыря, может загасить пламя свечи.

Но почему же все – таки пузырь круглый?

Ответ заключается в том, что силы поверхностного натяжения стремятся придать мыльному пузырю максимально компактную форму. Самая компактная форма в природе - это шар (а не куб, например). При шарообразной форме воздух внутри пузыря равномерно давит на все участки его внутренней стенки (по крайней мере, до тех пор, пока пузырь не лопнет).

Материалы по теме:

Причины рака кожи

Однако тот же Бойз заметил, что, приложив внешнее усилие, можно сделать пузырь несферической формы. Если растянуть мыльную пленку между двумя кольцами и потянуть на разрыв, то образуется мыльный пузырь цилиндрической формы. Чем больше размер такого цилиндрического пузыря, тем меньше его прочность. В конце концов, в середине такого пузыря появляется перетяжка, и он делится на два обычных круглых пузыря.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Почему человек зевает и почему…
Почему человек не узнаёт свой…

Введение………………………………………………………………………………………….4

Основная часть……………………………………………………………………………….…..6

1. Мыльный пузырь и его структура. ………………………………………………………..…6

2. Долговечность мыльных пузырей. Как лопаются пузыри……………………………………………..……………………………………………...7

3. Радуга мыльного пузыря……………………………………………………………………...7

4. Замерзание пузырей…………………………………………………………………………...8

Экспериментальная часть.

Приготовление мыльных пузырей…………………………………………………………....11

Рецептура приготовления…………………………………………………………………..….12

Заключение…………………………………………………………………………………...…14

Библиографический список…………………………………………………………………....15

Приложение

Введение.

Я очень люблю пускать мыльные пузыри. Мне нравится любоваться их круглой формой и переливающейся разными красками поверхностью. Я выдувала пузыри из соломинки и наблюдала, как круглые радужные шарики летят.

Мне всегда хотелось, чтобы у меня получился пузырь не похожий на шар, чтобы форма его напоминала форму куба или голову какого-нибудь животного. Но, к сожалению, мыльные пузыри у меня получались всегда только круглые.

Почему же мыльные пузыри имеют круглую форму, как шарики? Быть может, если использовать для надувания пузыря проволочный каркас в форме куба или треугольника, получится пузырь другой формы? Рассмотрим проблему получения круглых мыльных пузырей.

Итак, объект моего исследования : мыльные пузыри.

Предмет исследования: форма и состав мыльных пузырей.

Я выдвинула следующую гипотезу: используя проволочные каркасы разных геометрических форм, можно приготовить мыльные пузыри некруглой формы.

Цель моего исследования: выявить свойства и форму мыльных пузырей. Поставленную цель я достигну, решая з адачи:

собрать информацию о приготовлении, свойствах и форме мыльных пузырей;

приготовить раствор мыльных пузырей в домашних условиях;

изготовить мыльные пузыри;

проанализировать теоретические и практические результаты получения мыльных пузырей, их свойств и формы.

Этапы исследования:

изготовить проволочные каркасы разной геометрической формы;

приготовить раствор для мыльных пузырей и купить готовый раствор в магазине для сравнения;

попытаться выдуть геометрические пузыри разной формы;

собрать информацию о форме и свойствах мыльных пузырей (спросить у родителей, прочитать в книге, найти в Интернете);

определить какой раствор для приготовления пузырей самый лучший;

сравнить теоретический и практический результат изготовления мыльных пузырей;

Методы и приемы: наблюдение, эксперимент, анализ.

Прикладная значимость моей исследовательской работы заключается в том, что результаты моего исследования можно применить на уроках окружающего мира и на кружках научного направления. Красота мыльных пузырей подсказывает одно из направлений их применения: в оформлении , праздничных мероприятий, различного рода торжеств. Для такого применения были изобретены специальные машины для генерации постоянного потока мыльных пузырей; этот поток подхватывается мощными и подсвечивается разноцветными .

Некоторые артисты используют мыльные пузыри, как основной элемент для своих выступлений; в этом случае они демонстрируют пузыри огромного размера - более метра в диаметре.

Основная часть.

Мыльный пузырь и его структура.

Я обратился за информацией а Интернет. Изучив интересующую меня тему, я проанализировал информацию и узнала следующее.

Мыльный пузырь - тонкая многослойная плёнка воды, наполненная воздухом, в виде с переливчатой . Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно 5 .

Оболочка мыльного пузыря состоит из тонкого слоя воды, что обусловливает непрозрачность мыльного пузыря и его устойчивость. В стакане вода имеет только одну свободную поверхность и соответственно, на ней может образовываться только один слой молекул мыла. А свободная пленка имеет две поверхности, а значит, на ней может сформироваться два слоя удлиненных молекул мыла. Вот из такой водной пленки, укрепленной молекулами мыла и состоит мыльный пузырь 3 .

Опираясь на выше сказанное, я пришла к выводу, для того чтобы выдуть мыльный пузырь, необходимо в баночку с мыльным раствором поместить рамочку для пузырей. В это время на рамке образуется мыльная плёнка, которая состоит из мыла и воды. Внутри пузыря находится воздух. Мы дуем на плёнку в рамке, плёнка смыкается в шар, и воздух оказывается внутри. Таким образом , мыльный пузырь состоит из воды, мыла и воздуха.

Долговечность пузырей. Как лопаются пузыри.

Наблюдая за обычными пузырями, я заметила, что они недолговечны и лопаются сразу. А вот мыльные пузыри живут намного дольше. Выше я уже подчеркнула, что плёнка мыльного пузыря состоит из мыла и воды. Тонкая полоска воды расположена между двумя слоями мыла. При этом плёнка пузыря очень тонкая, тоньше нашего волоса. Мыло дольше сохраняет воду. А пока пузырь влажный, он не лопается.

Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь .

Задумывались ли вы над тем, как это происходит? Нам кажется, что это мгновенное действие. Вот мыльный пузырь еще есть, а вот он просто испарился в воздухе. Но знаете ли вы, что действие это направленное, а не хаотичное? Ученые подсчитали, что лопает мыльный пузырь за одну тысячную долю секунды, потому для того, чтоб увидеть это чудо им понадобилась камера способная снимать до 5000 кадров в секунду. На замедленной пленке было видно, что как только целостность мыльного пузыря нарушалась, его оболочка постепенно начинала разрушаться с места повреждения и далее по всей окружности. В подтверждение своих опытов ученые предоставили фото и видео, где четко виден процесс лопания мыльного пузыря.

3. «Радуга» мыльного пузыря

Плёнка пузырей состоит из нескольких слоёв. Когда свет проходит через эти слои, он изменяется (преломляется), переливается. Подобное явление мы наблюдаем, когда смотрим на радугу после дождя.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

администрация муниципального образования – Шиловский муниципальный район Рязанской области

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Шиловская средняя общеобразовательная школа № 3»

муниципального образования - Шиловский муниципальный район Рязанской области

Юр.адрес: 391500 р. п. Шилово, ул. Исаева, д. 34 телефон/факс 8(49136)21847,

e -mail : shilovo - school [email protected] yandex . ru ИНН/КПП 6225004968/622501001 ОГРН 1026200850873

Научно-практическая конференция

Секция: окружающий мир

Почему мыльные пузыри круглые?

Работу выполнила ученица 1Б класса: Кучерова Вероника

Научный руководитель: Гераськова Н.А.

п. Шилово, 2018

марина азанова
Совместная деятельность: «Всегда ли мыльные пузыри круглые?»

Совместная деятельность: «Всегда ли мыльные пузыри круглые?»

Интеграция образовательных областей : ОО «Познание», ОО «Социализация», ОО «Коммуникация».

Цель педагогическая : Формирование навыков проведения опытов.

Цель детей : Выявить форму мыльных пузырей.

Задачи:

Обучающая : Обучать детей проводить «исследование»

Развивающая: Развивать у детей умение анализировать полученную информацию и делать обоснованные выводы.

Воспитательная: Воспитывать сотрудничать в минигруппах.

Воспитатель : Здравствуйте, я рада видеть вас в нашей лаборатории. Вместе с нами в лаборатории находятся специалисты, которые в случае необходимости могут оказать помощь.

Подарю я вам игрушку

Не машинку, не хлопушку.

Просто тюбик. А внутри

Притаились пузыри.

Мы лопаточку с «окошком»

Окунем в раствор немножко.

Дунем раз, и два, и три,

Разлетятся пузыри.

Вы помните игру «Пузырь»? Вставайте играть. Вот какого размера получился наш пузырь.

А самый удачливый «надуватель» публично выдул пузырь размером 4,5 м. (слайд)

Мыльный пузырь - тонкая пленка мыльной воды, которая формирует шар с переливчатой поверхностью.

Воспитатель : Я очень люблю пускать мыльные пузыри. Мне нравится любоваться их круглой формой и переливающейся разными красками поверхностью. Мне всегда хотелось, чтобы у меня получился пузырь не похожий на шар, чтобы форма его напоминала форму куба или голову какого-нибудь животного. Но, к сожалению, мыльные пузыри у меня получались всегда только круглые.

Дети, а вы пускали мыльные пузыри?

Ответы детей: (да)

Воспитатель: Какой формы они выдувались у вас?

Ответы детей : (круглые).

Воспитатель : Почему же мыльные пузыри имеют круглую форму, как шарики?

Ответы детей: )

Воспитатель: А чем вы пускали мыльные пузыри?

Ответы детей: )

Воспитатель : Как вы думаете, если использовать для надувания пузыря проволочный каркас в форме квадрата или треугольника, или другие приспособления, может получиться пузырь другой формы?

Ответы детей: )

Воспитатель (обобщает ответы детей) Мы с вами предположили, что используя проволочные каркасы разных геометрических форм или другие приспособления можно выдуть мыльные пузыри некруглой формы.

Какая же цель нашего исследования?

Ответы детей: Цель нашего исследования: выявить форму мыльных пузырей.

Воспитатель : Что для этого мы будем делать?

Ответы детей: )

Воспитатель (обобщает ответы детей) : Этапы исследования:

Попытаться выдуть пузыри разной геометрической формы;

Собрать информацию о форме мыльных пузырей (спросить у взрослого, посмотреть в книге, найти в Интернете);

Сравнить теоретический и практический результат изготовления мыльных пузырей;

Объединитесь в группы по одинаковым картинкам на бэйджиках, выберите руководителя своей группы и займите места в лаборатории. Результаты опытов будем отмечать в таблице.

Опустите петлю в смесь. Что видим, когда вынимаем петлю? Потихоньку дуем в петлю.

Воспитатель: Что происходит?

Ответы детей: (Мы выдуваем воздух в петлю и получается пузырь в форме шара.)

2 опыт. Мыльный пузырь в прямоугольном подносе.

В поднос налейте мыльного раствора настолько, чтобы его дно было покрыто, в середину положите предмет и накройте воронкой. Затем, медленно поднимая воронку, подуйте в её узкую трубочку, - образуется мыльный пузырь; когда же этот пузырь достигнет достаточных размеров, наклоняют воронку в сторону, высвобождая из-под неё пузырь.

Воспитатель: Какой формы получился пузырь?

Ответы детей: (получился пузырь – половина шара)

Опыт 3. пузырь из плоской бутылки.

Налейте в чашку 1 литр воды. Обмакните один срез бутылки в мыльный раствор так, чтобы образовалась мыльная пленка. Затем опустите бутылку другим срезом в воду.

Воспитатель: Какой формы получился пузырь?

Ответы детей: (получился пузырь круглой формы)

Воспитатель: Группы подойдите к стенду и заполните таблицу, руководители групп расскажите о полученных результатах.

Дети сообщают полученные результаты .

Вывод :Таким образом, наше предположение о том, что используя проволочные каркасы разных геометрических форм и другие приспособления можно приготовить мыльные пузыри некруглой формы не подтвердилось.

Воспитатель: Может быть, мы сможем найти информацию о пузырях разной формы в других источниках (поиск информации подгруппами).

Воспитатель: Предлагаю обобщить полученную информацию (сообщения детей). Вывод: Практические и теоретические результаты нашего исследования показали, что мыльные пузыри могут быть только круглой формы.

Рефлексия:

Воспитатель: Что мы сегодня узнали на занятии?

Ответы детей: мы узнали, что мыльные пузыри могут быть только круглой формы.

Воспитатель: Вам интересно было проводить опыты?

Ответы детей : (.)

Воспитатель : Все пузыри, что вы выдули, уже лопнули, а вам хотелось бы оставить их на память?

Ответы детей: (.)

Воспитатель: Предлагаю их нарисовать. Рисование мыльными пузырями.

Опустите в смесь трубочку и подуйте так, чтобы получились мыльные пузыри. Возьмите лист бумаги и осторожно прикасайтесь ею к пузырям, как бы перенося их на бумагу. Получаются удивительные отпечатки. Возьмите их и покажите своим близким и друзьям.