МБОУ «Мариинская гимназия»
КАК ОБРАЗУЮТСЯ МЫЛЬНЫЕ ПУЗЫРИ
(естественно-научное направление)
МБОУ «Мариинская гимназия»,
2 «В» класс
Научный руководитель:
Семёнова Ирина Анатольевна,
Учитель начальных классов
Ульяновск-2012
Тема исследования
Тема моей исследовательской работы - «Как образуются мыльные пузыри?»
Цель исследования
Главная цель исследования-подробно узнать,из чего и как образуются мыльные пузыри.
В ходе проведения исследования мною были поставлены следующие задачи:
Гипотеза исследования
^ Актуальность темы
Я выбрала эту тему,потому что мыльные пузыри привлекают всех своей красотой,радужными переливами,удивительной хрупкостью и лёгкостью. И не только дети, но и взрослые с удовольствием наблюдают за этим удивительным творением человека. Затейливые траектории их полёта делают мыльные пузыри забавной игрушкой для детей любого возраста. А как получить большие, разноцветные мыльные пузыри своими руками? В этом и заключается актуальность выбранной темы.
Методы исследования
Я решила использовать в своей работе следующие методы исследования:
2.2. Информация из сети Интернет.
2.2.1. Что такое мыльный пузырь.
2.2.2. Свойство мыльного пузыря.
2.2.3. Актуальность мыльных пузырей.
3.2. Выдувание мыльных пузырей из купленного раствора.
3.3.Приготовление раствора самостоятельно.
3.4. Советы по выдуванию мыльнных пузырей.
3.5. Выводы,сделанные при проведении исследования.
3.6. Занимательные опыты с мыльными пузырями.
Тема моей исследовательской работы «Как образуются мыльные пузыри».
Я всегда удивлялась, как из маленького тюбика, который покупает моя мама, получается так много разноцветных прозрачных шариков, которые переливаясь, разлетаются во все стороны. Так как же они появляются и что же это такое – «мыльный пузырь»? Можно ли дома самой приготовить состав для мыльных пузырей и что для этого нужно? Бывают ли гигантские мыльные пузыри и кто и как их создает? На все эти вопросы я попытаюсь ответить в ходе моих исследований.
Итак, главная цель моего исследования – подробно узнать, из чего образуются мыльные пузыри.
Гипотеза исследования
1.Предположим, что мыльные пузыри образуются из мыльного раствора.
2.Допустим также, что мыльные пузыри можно пускать из мыльной пены.
1) Поговорив с другими людьми, я пришла к выводу, что никто точно не знает, как образуются мыльные пузыри. Бабушки и дедушка говорили, что мыльные пузыри можно получить, растворив хозяйственное мыло в воде. Родители предлагали развести шампунь в воде и из этой жидкости выдувать пузыри. Друзья посоветовали купить готовый раствор в магазине. Но никто точно не знал состав приготовления мыльных пузырей.
Я обратилась за помощью в сеть Интернет.
Вот какую информацию о мыльных пузырях я нашла:
2.2.1. Что такое мыльный пузырь.
Мыльный пузырь - тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Их часто используют в своих играх дети.
Из-за недолговечности мыльный пузырь стал синонимом чего-то привлекательного, но бессодержательного и недолговечного.
^ Что представляет собой обычный мыльный пузырь?
Это сфера, образованная тонкой плёнкой жидкости и заполненная воздухом (газом), и снаружи также окружённая воздухом. Мыльные пузыри сохраняются достаточно долго, если нет испарения. Происходит это потому, что молекулы мыла создают нейтральную оболочку. Эта оболочка ограждает воду и мешает испарению. Пузыри, сохраняемые в очень влажном воздухе, чтобы исключить испарение, существуют ещё дольше, рекордный срок их жизни - несколько месяцев.
Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь эластичного. Однако, пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того, чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло. Мыло избирательно усиливает слабые участки пузыря, не давая им растягиваться дальше. В дополнение к этому, мыло предохраняет воду от испарения, тем самым делая время жизни пузыря еще больше.
Начнем с того, что для приготовления жидкости для мыльных пузырей подойдет не любое мыло, а иногда её готовят и вовсе без мыла, используя всевозможные жидкие и порошкообразные моющие средства. Главное, чтоб эти средства содержали поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые стабилизируют плёнку, а также снижают поверхностное натяжение воды в 2, а то и в 4 раза. Для этого отлично подойдет средство для ручного мытья посуды или детский шампунь. Для того чтоб получить еще более прочные пузыри в жидкость для мыльных пузырей добавляют глицерин. (Я.Е Гегузин «Пузыри»)
Иногда, состав жидкости для мыльных пузырей держится в строжайшей тайне, поскольку позволяет выдувать действительно гигантские мыльные пузыри, которые заносятся даже в книгу рекордов Гиннеса. Последним таким изобретателем, который создал гигантский мыльный пузырь, способный разместить в себе до 50 человек стал 37-летний Сэм Хит. Его мыльный пузырь достигал в высоту 1,5 метра, а в ширину 3,3 метра! Конечно же, для создания гигантского мыльного пузыря нужно определенное оборудование и некоторые навыки, но факт остается фактом. Пока мыльный пузырь Сэма Хита, еще известного как Самсам Баблмэн, остается самым большим пузырем в мире.
Однако существуют и другие представители, которые в деле с мыльными пузырями также достигли немалых успехов. В 1996 году некий Алан Маккей выдул мыльный пузырь длиной в 32 метра, Фэн Янг в 1997 году выстроил стену из мыльных пузырей, общая площадь которой составляла 370 м2, а высота – около 48 метров.
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).
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.
Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счёт отражения световых волн и определяются толщиной мыльной плёнки.
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. Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется толщиной плёнки.
По мере того, как плёнка становится тоньше из-за испарения воды, можно наблюдать изменение цвета пузыря. Более толстая плёнка убирает из белого света красный компонент, делая тем самым оттенок отражённого света сине-зелёным. Более тонкая плёнка убирает жёлтый (оставляя синий свет), затем зелёный (оставляя пурпурный), и затем синий (оставляя золотисто-жёлтый). В конце концов стенка пузыря становится тоньше, мы перестаем видеть отражение совсем, и пузырь, скорее всего, скоро лопнет.
(Ж. Б. С. Шарден. « Мыльные пузыри»)
^ Рано или поздно мыльный пузырь все равно лопается.
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 лопается 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.
Следует отметить еще, что обычные представления о недолговечности мыльных пузырей не вполне правильны: при надлежащем обращении удается сохранить мыльный пузырь в продолжение нескольких месяцев. Существовавший долгое время миф о недолговечности жизни мыльного пузыря, впервые опроверг английский исследователь Джеймс Дьюар. Он проводил опыты по консервации мыльного пузыря в изобретенном им сосуде с двойными стенками и добился времени хранения более месяца. Позже это изобретение легло в основу колб для термосов, емкостей для перевозки жидких газов и многих других полезных приспособлений.
Английский физик Дьюар (прославившийся своими работами по сжижению воздуха) хранил мыльные пузыри в особых бутылках, хорошо защищенных от пыли, высыхания и сотрясения воздуха; при таких условиях ему удалось сохранять некоторые пузыри месяц и более. Лоренсу в Америке удавалось годами сохранять мыльные пузыри под стеклянным колпаком.
Еще одним довольно таки интересным фактом является то, что мыльный пузырь можно заморозить. И при этом он, вопреки ожиданиям, не разобьется, опустившись на землю, а станет эластичным, и если на него слегка надавить, то на нем появятся вмятины – видимые следы деформации. Замерзает мыльный пузырь при температуре около -7 0С. Для того чтоб заморозить мыльное чудо достаточно положить на него снежинку, и прямо у вас на глазах пузырь превратится в ледышку. Для этой цели можно также осторожно опустить пузырь на снег. Если надуть пузырь при температуре −15 °C, то он замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, находящийся внутри пузыря, будет постепенно просачиваться наружу и в конце концов пузырь разрушится под действием собственного веса.
При температуре −25 °C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. Если при такой температуре надуть пузырь тёплым воздухом, то он замёрзнет почти в идеальной сферической форме, но по мере того, как воздух будет охлаждаться и уменьшаться в объёме, пузырь может частично разрушиться, и его форма будет искажена. Пузыри, надутые при такой температуре, всегда будут небольшими, так как они будут быстро замерзать, и если продолжать их надувать, то они лопнут.
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. Правила, которым подчиняются пузыри при соединении, были экспериментально установлены в XIX веке бельгийским физиком Жозефом Плато и доказаны математически в 1976 г. Жаном Тейлором.
Мыльный пузырь-это необычное прозрачное чудо,знакомое нам с детства,но завораживающее даже взрослых.
В настоящее время трудно точно сказать, когда люди впервые обратили своё внимание на поведение в природе мыльных пузырей, а также неизвестна дата появления первого интереса ученых к изучению физических процессов связанных с ними. Однако ещё во время раскопок древнего города Помпеи археологи обратили своё внимание на изображения на фресках древних жителей этого города надувающих мыльные пузыри. Видимо уже тогда у людей появился интерес к необычному поведению этих хрупких созданий и привлек внимание своей фантастичностью их радужный окрас.
Люди использовали состав растительных жиров, масел и пепла для нанесения на волосы в ходе ритуальных церемоний, но заметили, что после его смывания волосы становились чистыми и блестящими. Для стирки белья применялись соки растений, специальные сорта глины, отвары из золы. Только после изобретения в XV веке в Италии твердого мыла, оно стало широко использоваться в гигиенических целях, а по мере совершенствования технологии его изготовления, стало доступно всем слоям общества.
Описания опытов с мыльными пузырями издавались в форме книг, журналов, брошюр и становились важным этапом на пути развития науки и технологий.
Ученые физики проводили многочисленные опыты, изучая поведение мыльных пузырей в различных условиях. За все время выдано несколько тысяч патентов, где так или иначе принимали участия мыльные пузыри. Так, например, при замораживании мыльного пузыря было сделано множество полезных наблюдений, на основе которых сейчас широко применяется технология заморозки клеток, органов для пересадки и целых живых организмов. Моделирование поведения биологических субстанций при минусовых температурах, на основе мыльного пузыря, помогло в криоконсервации при изучении проблемы бессмертия.
Архитекторы часто используют идеальную форму поверхности мыльного пузыря для создания своих сооружений.
Во все времена интерес людей ко всему необычному использовался артистами, которые демонстрировали чудеса обращения с мыльными пузырями. В ходе этих развлекательных шоу программ они виртуозно манипулировали несколькими десятками пузырей, создавали самые причудливые конструкции, помещали в мыльную оболочку различные предметы, животных, людей. Заставляли мыльные пузыри танцевать на различных поверхностях и даже на облачках из дыма и газа.
В современной индустрии развлечений широко используются разнообразные аппараты для мыльных пузырей, создающие множество различных эффектов. В сочетании со светом, музыкой, дымом, пиротехникой, дождь из мыльных пузырей способен оживить любое представление, будь то выступление детских коллективов или самых именитых звезд эстрады.
А вот создание гигантских мыльных пузырей, даже стало своего рода соревнованием. В знаменитой книге рекордов Гиннеса целый раздел посвящен подобным достижениям, о некоторых из которых мы говорили выше.
Всем известно популярное сейчас шоу мыльных пузырей – это не обыкновенное пускание пузырьков, а настоящее театральное действо, которое не оставит никого равнодушным. Для совсем маленьких детей проходят театрализованные сказки с использованием мыльных пузырей. Актеры в красочных костюмах покажут увлекательную и поучительную историю, а также продемонстрируют свое мастерство, творя разнообразные фигурки и выполняя самые неожиданные трюки, используя мыльную пену. А тот из малышей кто самый смелый, сможет сам очутиться в мыльном пузыре.
Интересно будет наблюдать за фокусами и разнообразными уловками, которые актеры выполняют с мыльными пузырями, а также проверить собственные силы в искусстве творения мыльного чуда. Всем наверняка понравится трюк, когда в большом пузыре образуется пузырь поменьше, или когда мелкие пузырьки собираются в гроздь и при этом не лопаются.
^ 3.1. Рецепты для получения мыльных пузырей.
Я решила провести эксперименты и узнать, из чего лучше всего получаются мыльные пузыри?
Раствор для мыльных пузырей можно купить в магазине или приготовить самостоятельно.
Вот какие рецепты мыльных пузырей я нашла в сети Интернет.
1) Самый простой способ приготовить раствор таков: на 200 гр. средства для мытья посуды (но не для посудомоечных машин) необходимо взять 600 мл. воды и 100 мл. глицерина (продаётся в любой аптеке). Всё хорошенько размешать и ваш раствор готов. Глицерин именно то средство, которое делает стенки мыльного пузыря прочнее, а сам пузырь, соответственно, более долгоживущим
^ 2) 0,5 чашки хозяйственного мыла или детского шампуня, 1,5 чашки воды, 2 ч л. сахара, капелька пищевого красителя..
3) Этот рецепт мыльных пузырей посложнее и приготовление раствора займёт больше времени. На 600 мл. ГОРЯЧЕЙ воды необходимо взять 300 мл. глицерина, 20 капель нашатырного спирта и 50 гр. любого порошкообразного моющего средства. Вместо моющего средства можно взять обычное хозяйственное мыло (настругать в воду, можно даже вскипятить при помешивании, чтобы быстрее стружки растворились). Все ингредиенты перемешиваем и оставляем настояться на 2-3 дня. После этого раствор тщательно профильтровываем и ставим в холодильник на 12 часов. И, наконец, можно приступать к выдуванию радужных красавцев.
Мы с мамой и папой купили необходимые ингредиенты и приступили к опытам. И вот что у нас получилось.
Сначала мы попробовали выдувать пузыри из раствора, купленного в магазине.
Пузырей выдувалось много, они вылетали красивым разноцветным роем, переливаясь на свету. Но большой мыльный пузырь этим способом выдуть не получилось.
^ 3.2. Приготовление раствора самостоятельно.
Мы решили приготовить состав для пузырей сами.
Сначала приготовили раствор по рецепту № 2.
Взяли детский шампунь, добавили воду, сахар и пищевой краситель зеленого цвета. Раствор получился темно- зеленого цвета. Я стала выдувать пузыри с помощью кольца из покупного флакона мыльных пузырей. Сначала у меня пузырей получалось несколько и они были очень маленькие. Потом мама посоветовала взять трубочку-соломинку для сока и попробовать выдувать через нее. Я окунула трубочку в раствор и держа ее отвесно, так чтобы на конце образовалась пленка жидкости, осторожно дула в нее. Получился большой пузырь. Но он оторвался, полетел и быстро лопнул. Все пузыри получались у нас красивого зеленоватого цвета, но быстро лопались.
Потом мы приготовили раствор по рецепту № 1.
Пузыри получались еще больше и летали по комнате дольше. Прочность нашим пузырям придал глицерин, который мы добавили в состав нашего раствора.
Мыльные пузыри по рецепту № 3 заняли много времени в приготовлении самого раствора для пузырей, а эффект выдувания был такой же, как по рецепту № 1. Пузыри получались большие, долго не лопались.
Сначала у меня не очень получалось выдувать. Пузыри, конечно, надувались, но либо лопались сразу, не успев оторваться от кончика трубочки, либо всё-таки отрывались, но никуда не летели, а падали вниз и лопались, даже не успев соприкоснуться с землёй. Радости от таких пузырей было мало. Оказывается, чтобы приготовить состав для мыльных пузырей, надо знать несколько маленьких хитростей.
1)Производить опыты нужно медленно, осторожно, спокойно.
2) Освещение должно быть, по возможности, яркое: иначе пузыри не покажут своих радужных переливов.
3) Используйте что-нибудь уплотняющее воду. Наиболее часто используется глицерин (который можно купить в аптеке). Также можно использовать сахар, который лучше растворять в тёплой воде. Однако плотность воды может стать слишком большой, поэтому важно соблюдать умеренность.
4) Если оставить смесь открытой на несколько часов, то ее плотность тоже станет выше, и пузыри будут получаться лучше. Но на долго оставлять смесь нельзя, т.к. если она станет слишком высокой, выдувать пузыри будет сложно.
5) Хранить смесь нужно в закрытом сосуде.
6) Лучше избегать пузырьков или пены на поверхности смеси, аккуратно их убирая или просто дождавшись, пока они исчезнут.
7) То, насколько просто будет делать пузыри, зависит от множества разных факторов. Разное мыло, разные условия окружающей среды, например, лучше избегать пыльного воздуха или ветра. Также, чем больше влажность воздуха, тем лучше, а значит лучше делать пузыри в дождливый день или увлажнить воздух в комнате.
Мы все время что-то добавляли в состав, пузыри получались все лучше.
Другими словами, наилучший способ найти идеальное решение - это метод проб и ошибок.
Мы пришли к выводу, что самый лучший состав для выдувания мыльных пузырей – рецепт, который мы придумали сами, основываясь на рецептах из интернета: смешать детский шампунь, глицерин, сахар, пищевой краситель, воду теплую, капнуть нашатырный спирт. Добавив нашатырный спирт в раствор, мы получили самые крупные и прочные мыльные пузыри, которые даже удавалось брать в руки.
Самый большой пузырь,который нам удалось надуть,был примерно 15 см в диаметре. Он получился овальным и им можно было даже несколько секунд играть как мячиком.
^ Красивые каскады пузырей получаются выдуванием через кольцо, а крупные пузыри выдуваются через соломинку.
А вот выдувать мыльные пузыри из мыльной пены, полученной из разных растворов, у нас не получилось. Вероятно мыльная пена не раздувалась в пузыри, т.к. она сама по себе представляла слегка раздутый мыльный раствор.
^ 3.6. Занимательные опыты с мыльными пузырями.
А вот несколько еще несколько занимательных опытов с пузырями, которые я проделала:
1) Хорошие пузыри можно выдувать на мыльную клеенку и строить из них фигуры - черепаху, Лошарика, матрешек.
2) Можно делать пузырь в пузыре, несколько пузырей друг в друге. Из трубочки выдувают большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружают соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее, который придется взять в рот, остался сухим, и просовывают ее осторожно через стену первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не довода ее, однако, до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом, в нем - третий, четвертый и т.д.
3) Я попробовала сделать цилиндр из пузырей. Цилиндр из мыльной пленки получается между двумя проволочными кольцами. Для этого на нижнее кольцо спускают обыкновенный шарообразный пузырь, затем сверху к пузырю прикладывают смоченное второе кольцо и, поднимая его вверх, растягивают пузырь, пока он не сделается цилиндрическим. Это очень капризный опыт и не у всех получается, У меня получился 1 раз.
4) Очень интересно выдувать мыльные пузыри зимой на улице. Так как пузырь наполняется при этом теплым воздухом наших легких, который легче окружающего комнатного воздуха, то выдутый пузырь тотчас же поднимается вверх.
5)При температуре -7 градусов пузырь может замёрзнуть. Для этого на него сверху нужно положить снежинку или аккуратно опустить пузырь на снег. Подобный трюк требует немало усилий и стараний, но он того стоит, поверьте. У меня получилось. Я надувала на морозе пузыри, опускала осторожно на снег, и они превращались в причудливые снежинки.
6) Интересно наблюдать за пузырем, когда он из теплого помещения попадает в холодное: он видимо уменьшается в объеме и, наоборот, раздувается, попадая из холодной комнаты в теплую. Причина кроется, конечно, в сжатии и расширении воздуха, заключенного внутри пузыря.
Я пускала пузыри из окна комнаты на улицу, и видела как пузырики сначала очень быстро уменьшаются, а потом лопаются.
7) Если намазать руки шампунем, можно брать пузыри руками, или запихивать в них руки, или можно выдувать пузырь прямо на ладошку. Необыкновенно приятное ощущение.
Умеете ли вы выдувать мыльные пузыри? Это не так просто, как кажется. И мне казалось, что здесь никакой сноровки не нужно, пока я не убедилась на деле, что уменье выдувать большие и красивые пузыри – своего рода искусство, требующее упражнения. Но стоит ли заниматься таким пустым делом, как выдувание мыльных пузырей?
“Выдуйте мыльный пузырь, – писал великий английский ученый Кельвин, – и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики”.
Действительно, волшебные переливы красок на поверхности тончайших мыльных пленок дают физику возможность измерить длину световых волн, а исследование натяжения этих нежных пленок помогает изучать законы действия сил между частицами, – тех сил сцепления, при отсутствии которых в мире не существовало бы ничего, кроме тончайшей пыли.
Те немногие опыты, которые описаны выше, не преследуют столь серьезных задач. Это просто интересное развлечение, которое лишь познакомило нас с искусством выдувания мыльных пузырей.
4. Заключение.Выводы.
Итак, главные выводы моего исследования:
1) Гипотеза образования мыльных пузырей из мыльного раствора оказалась близка к истине: в состав мыльных пузырей действительно входит мыло и моющие средства. Но в дополнение к этим главным веществам нужно еще добавить несколько составляющих, главными из которых являются вода, глицерин, нашатырный спирт, немного сахара, пищевой краситель.
2) А вот гипотеза получения мыльных пузырей из мыльной пены не подтвердилась: мыльная пена не раздувалась в пузыри, т.к. она сама по себе представляла слегка раздутый мыльный раствор.
3) Получение мыльного раствора для пускания мыльных пузырей в домашних условиях – вполне осуществимое и интереснейшее занятие.
5. Используемая литература:
1) Я.Е.Гегузин «Мыльные пузыри»
2)Ж.Б.С. Шарден «Мыльные пузыри»
Когда-то давно, когда мыло уже было изобретено более менее в похожем виде как мы привыкли видеть его сейчас, король одной и стран приказал всем тщательно вымыться. Приказ есть приказ и все жители начали намыливаться мылом, терли друг другу спины и только один трубочист наотрез отказался мыть шею. По его словам, он не собирался вообще никогда мыть шею. Однажды когда он как обычно курил свою любимую трубку за ним пришли стражники и посадили его в камеру, где была ванна, мыло и полотенце. В последний раз они ему предложили помыться и тогда они его не казнят. Но он стоял на своем и все время повторял «никогда и не за что» Тогда они оставили его одного в камере выкурить последнюю в его жизни трубку. И представьте какого было его изумление, когда вместо дыма из трубки появился мыльный пузырь. Вылетев в окно прозрачный мыльный шар засиял на солнце.
Люди увидевшие это чудо были просто в изумлении и вскоре под окнами тюрьмы образовалась целая толпа жителей наблюдавших за этим чудом. В камеру привели местного профессора и он сказала, что в трубку попала мыльная вода и появились мыльные пузыри. Люди были в таком восторге, что все конечно же по забили о том чтобы казнить трубочиста, наоборот. он стал очень известным и почитаемым гражданином королевства. Мыльные пузыри приобрели большую ценность. Например мешок муки можно было купить за 13 мыльных пузырей. А когда трубочиста везли обратно к себе со всеми почестями он думал только об одном: «А шею я так и не помыл». Вот такая легенда)
Оказывается красивому яркому явлению есть совершенно не сложное объяснение. Радужная окраска поверхности мыльного пузыря это частный вид колец Ньютона. Состояние внутренней поверхности плёнки из которой получился пузырь стабильное, а на наружную влияют внешние факторы (так например: движение воздуха, попадание пылинок и тому подобное).
Именно под их воздействием изменяется толщина пленки, вызывая переливы радужных цветов. Общее название этого явления — интерференция световых волн. (Интерференция волн — это нелинейное сложение интенсивностей двух или нескольких волн, сопровождающееся чередованием в пространстве максимумов и минимумов интенсивности. Результат интерференции (интерференционная картина) зависит от разности фаз накладывающихся волн).
А вот почему они не долго летают? Они довольно долго держатся в воздухе, однако через некоторое время начинают опускаться. Это происходит от того, что теплый воздух, вошедший в них из нашего рта при надувании, легче воздуха наружного, как более легкий, он, подобно водороду, стремится вверх.
Мыльный пузырь — все равно, что маленький воздушный шар, наполненный теплым воздухом. И этот воздух настолько теплее наружного, что позволяет ему подняться. несмотря на вес водной оболочки, облегающий пузырь. Однако долго продержаться на высоте он не может: вода хороший проводник тепла, а оболочка мыльного пузыря очень тонка. Скоро теплота воздуха, которым мы выдули мыльный пузырек, исчезает; воздух в пузыре становится таким же, как и воздух вокруг него.
Тогда его оболочка не в состоянии дольше летать в воздухе: земля тянет ее вниз
Большие мыльные пузыри: систематические эксперименты
После первых пробных опытов я подошел к работе более систематически. Вместо стеклянных воронок для выдувания пузырей стал использовать пластиковые бутылки из-под воды со срезанным дном: сначала двухлитровую, потом пятилитровую. На срезанном конце бутылки сделал ножницами небольшие продольные надрезы (длина около 5 мм, шаг 3-5 мм). Это немного увеличило площадь мыльной пленки и количество мыльного раствора, который удерживается на стенках. Для мыльных пузырей является благоприятным прохладный и влажный воздух. На момент экспериментов температура в лаборатории составляла 12-14°С. В холодном и влажном воздухе пузыри получаются лучше, чем в теплом и сухом. Испарение утончает мыльную пленку, и она быстрее лопается.
При выдувании мыльных пузырей хорошие результаты показал состав:
жидкое моющее средство для посуды "Gala" 3 части: вода 2 части: глицерин 1 часть (по объему) .
Оптимизацией данного соотношения не занимался, но в этом и не было особого смысла: состав моющих средств (даже одной марки, одного и того же производителя) может существенно изменяться от партии к партии. Можно не сомневаться, что аналогичные результаты дадут и другие жидкие моющие средства (разных производителей), но соотношение моющее средство: вода: глицерин каждый раз придется подбирать опытным путем. (Напомним, что желательно использовать дистиллированную (мягкую) воду. При отсутствии дистиллята можно взять кипяченую воду.)
При выдувании пузырей придерживался следующей техники. Опускал срезанный конец бутылки в раствор и слегка втягивал в бутылку воздух, потом аккуратно вынимал бутылку. В результате образовывалась большая мыльная пленка. По краям пленки была мыльная пена, которая попала в бутылку во время всасывания воздуха. Держим бутылку отверстием вниз и начинаем аккуратно выдувать пузырь. В результате пена "распрямляется" и присоединяется к основной мыльной пленке. Раствор, который стекает со стенок, также "подпитывает" мыльный пузырь. Когда пузырь достигнет достаточного размера, станет заметно, что он стремится подняться вверх. В этот момент бутылку начинаем постепенно поднимать: сначала до горизонтального положения, потом - до вертикального (чтобы пузырь был над головой). При этом раствор, который стекает со стенок, перестает подпитывать мыльный пузырь. Однако если не изменить наклон, пузырь деформируется и лопнет.
Нелегкая это работа - выдувать мыльные пузыри: нужно иметь хорошие легкие. Объем сферы диаметром 50 см равен 65 л! Для сравнения: максимальный объем выдыхаемого воздуха (жизненная емкость легких, ЖЕЛ) для большинства людей составляет примерно 3-6 л. После нескольких попыток удалось выдуть пузырь диаметром более 50 см, он оторвался от бутылки и медленно полетел вверх. Пузырь лопнул, когда столкнулся с лампой. Разумеется, камера оказалась выключенной. Однако позже удалось несколько раз заснять подобный пузырь. Точный размер больших пузырей оценить трудно: они редко приобретают сферическую форму, по поверхности пузырей в разных направлениях пробегают волны.
В первых опытах во время выдувания пузырей переживал, чтобы они не лопнули. Позже когда надувал большие пузыри, страха, что пузырь лопнет, совсем не было. Осталась только одна мысль: "Господи, сколько можно его надувать!" Кроме того, было легкое ощущение нереальности происходящего: у тебя над головой шар, диаметром более полуметра, который переливается, колеблется и активно вытягивается при каждом выдохе.
В одной статье прочитал, что при выдувании пузырей наличие пены в мыльном растворе вредно, но ничего подобного не заметил. Наоборот, когда я выдувал самые большие пузыри, то опускал бутылку в раствор и засасывал в нее пену: потом она подпитывала мыльную пленку большого пузыря.
Пробовал использовать для выдувания пузырей компрессор, но эксперименты получались плохо. Видимо, важно, что воздух, выдыхаемый ртом, влажный, кроме того, компрессор дает вибрации и толчки.
Интересное наблюдение: пока пленка пузыря радужная, она достаточно прочная. Такой мыльный пузырь может лопнуть разве что от резкого дуновения. Но когда пленка слишком тонкая, она становится почти белой и визуально неоднородной. Такой пузырь скоро лопнет. Радужные цвета вызваны интерференцией световых лучей в тонкой пленке жидкости, но мы пока не будем останавливаться на данном явлении.
Что такое мыльный пузырь? Это тончайшая многослойная пленка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с красивой переливчатой поверхностью.
Макроснимки мыльных пузырей и немного умных слов.
Пленка мыльного пузыря состоит из тонкого слоя воды, заключенного между двумя слоями молекул, чаще всего мыла. Эти слои содержат в себе молекулы, одна часть которых является гидрофильной, а другая гидрофобной. Гидрофильная часть привлекается тонким слоем воды, в то время как гидрофобная, наоборот, выталкивается. В результате образуются слои, защищающие воду от быстрого испарения, а также уменьшающие поверхностное натяжение.
Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь эластичного. Однако, пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того, чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло. Мыло избирательно усиливает слабые участки пузыря, не давая им растягиваться дальше. В дополнение к этому, мыло предохраняет воду от испарения, тем самым увеличивая время жизни пузыря.
Если надуть пузырь при температуре?15C, то он замерзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, находящийся внутри пузыря, будет постепенно просачиваться наружу и в конце концов пузырь разрушится под действием собственного веса.
При температуре?25C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. Если при такой температуре надуть пузырь теплым воздухом, то он замерзнет почти в идеальной сферической форме. Пузыри, надутые при такой температуре, всегда будут небольшими, так как они будут быстро замерзать, и если продолжать их надувать, то они лопнут.
Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счет интерференции световых волн и определяются толщиной мыльной пленки. Когда свет проходит сквозь тонкую пленку пузыря, часть его отражается от внешней поверхности, в то время как другая часть проникает внутрь пленки и отражается от внутренней поверхности. Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется взаимодействием этих двух отражений.
По мере того, как пленка становится тоньше из-за испарения воды, можно наблюдать изменение цвета пузыря. Более толстая пленка убирает из белого света красный компонент, делая тем самым оттенок отраженного света сине-зеленым. Более тонкая пленка убирает желтый (оставляя синий свет), затем зеленый (оставляя пурпурный), и затем синий (оставляя золотисто-желтый). 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. Как раз такая фаза снята на кадре ниже:
Цвет также зависит от угла, с которым луч света сталкивается с пленкой пузыря. Таким образом, 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, которые движутся сверху вниз.
Мыльные пузыри также являются физической иллюстрацией проблемы минимальной поверхности, сложной математической задачи. Например, несмотря на то, что с 1884 года известно, что мыльный пузырь имеет минимальную площадь поверхности при заданном объёме, только в 2000 году было доказано, что два объединенных пузыря также имеют минимальную площадь поверхности при заданном объединенном объеме. Эта задача была названа теоремой двойного пузыря .
Как делать мыльные пузыри? Самый простой способ - использовать специальную жидкость для мыльных пузырей (которая продается в качестве игрушки) или просто смешать средство для мытья посуды с водой. Но последний способ может не дать таких хороших результатов, каких хотелось бы получить, поэтому вот несколько приемов, помогающих улучшить результат…
Компоненты:
Большое значение имеет материал и форма трубочки или кольца для выдувания пузырей. Кольцо используется для создания множества относительно маленьких пузырей. Трубочка для создания одного большого пузыря. Если использовать трубку из картона, с толстыми плотными стенками 1.5-2 мм, и внутренним диаметром 10-12 мм, можно получить долго живущий (до нескольких минут), прицепленный к трубке пузырь, с размерами более 30 см в диаметре.
Использование большого внутреннего диаметра позволяет вдувать воздух в достаточном объеме, и с минимальной скоростью, уменьшая колебания пузыря и риск его соскальзывания с трубки. Толстые картонные стенки - позволяют «запасать» большее количество раствора, за счет впитывания, тем самым подпитывая пузырь в процессе.
Избыточное количество жидкости, может вызвать образование капли в нижней части пузыря, и его «срыв» вследствие большого веса. Длина трубки подбирается индивидуально.
МБОУ «Мариинская гимназия»
КАК ОБРАЗУЮТСЯ МЫЛЬНЫЕ ПУЗЫРИ
(естественно-научное направление)
МБОУ «Мариинская гимназия»,
2 «В» класс
Научный руководитель:
Ульяновск-2012
Тема исследования
Тема моей исследовательской работы - «Как образуются мыльные пузыри?»
Цель исследования
Главная цель исследования-подробно узнать, из чего и как образуются мыльные пузыри.
В ходе проведения исследования мною были поставлены следующие задачи:
1. Что такое мыльный пузырь и как он появляется?
2. Можно ли дома самой приготовить состав для мыльных пузырей и что для этого нужно?
3. Бывают ли гигантские мыльные пузыри и кто и как их создаёт.
Гипотеза исследования
1. Предположим, что мыльные пузыри образуются из мыльного раствора.
2. Допустим также, что мыльные пузыри можно пускать из мыльной пены.
Актуальность темы
Я выбрала эту тему, потому что мыльные пузыри привлекают всех своей красотой, радужными переливами, удивительной хрупкостью и лёгкостью. И не только дети, но и взрослые с удовольствием наблюдают за этим удивительным творением человека. Затейливые траектории их полёта делают мыльные пузыри забавной игрушкой для детей любого возраста. А как получить большие, разноцветные мыльные пузыри своими руками? В этом и заключается актуальность выбранной темы.
Методы исследования
Я решила использовать в своей работе следующие методы исследования:
1. Понаблюдать
2. Спросить у людей
3. Обратиться к компьютеру
5. Провести эксперимент
1. Введение.
2. Теоретические методы проведения исследования.
2.1. Выбор методов исследования.
2.2. Информация из сети Интернет.
2.2.1. Что такое мыльный пузырь.
2.2.2. Свойство мыльного пузыря.
2.2.3. Актуальность мыльных пузырей.
3. Опытно-экспериментальная работа.
3.1. Рецепты для получения мыльных пузырей.
3.2. Выдувание мыльных пузырей из купленного раствора.
3.3.Приготовление раствора самостоятельно.
3.4. Советы по выдуванию мыльнных пузырей.
3.5. Выводы, сделанные при проведении исследования.
3.6. Занимательные опыты с мыльными пузырями.
4. Заключение. Выводы.
5. Список используемой литературы.
1. Введение.
Тема моей исследовательской работы «Как образуются мыльные пузыри».
Я всегда удивлялась, как из маленького тюбика, который покупает моя мама, получается так много разноцветных прозрачных шариков, которые переливаясь, разлетаются во все стороны. Так как же они появляются и что же это такое – «мыльный пузырь»? Можно ли дома самой приготовить состав для мыльных пузырей и что для этого нужно? Бывают ли гигантские мыльные пузыри и кто и как их создает? На все эти вопросы я попытаюсь ответить в ходе моих исследований.
Итак, главная цель моего исследования – подробно узнать, из чего образуются мыльные пузыри.
Гипотеза исследования
1.Предположим, что мыльные пузыри образуются из мыльного раствора.
2.Допустим также, что мыльные пузыри можно пускать из мыльной пены.
2. Теоретические методы проведения исследования.
2.1. Выбор методов исследования
1) Поговорив с другими людьми, я пришла к выводу, что никто точно не знает, как образуются мыльные пузыри. Бабушки и дедушка говорили, что мыльные пузыри можно получить, растворив хозяйственное мыло в воде. Родители предлагали развести шампунь в воде и из этой жидкости выдувать пузыри. Друзья посоветовали купить готовый раствор в магазине. Но никто точно не знал состав приготовления мыльных пузырей.
2.2. Помощь из сети Интернет
Я обратилась за помощью в сеть Интернет.
Вот какую информацию о мыльных пузырях я нашла:
2.2.1. Что такое мыльный пузырь.
Мыльный пузырь - тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде сферы с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Их часто используют в своих играх дети.
Из-за недолговечности мыльный пузырь стал синонимом чего-то привлекательного, но бессодержательного и недолговечного.
Что представляет собой обычный мыльный пузырь?
Это сфера, образованная тонкой плёнкой жидкости и заполненная воздухом (газом), и снаружи также окружённая воздухом. Мыльные пузыри сохраняются достаточно долго, если нет испарения. Происходит это потому, что молекулы мыла создают нейтральную оболочку. Эта оболочка ограждает воду и мешает испарению. Пузыри, сохраняемые в очень влажном воздухе, чтобы исключить испарение, существуют ещё дольше, рекордный срок их жизни - несколько месяцев.
Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь эластичного. Однако, пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того, чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло. Мыло избирательно усиливает слабые участки пузыря, не давая им растягиваться дальше. В дополнение к этому, мыло предохраняет воду от испарения, тем самым делая время жизни пузыря еще больше.
Начнем с того, что для приготовления жидкости для мыльных пузырей подойдет не любое мыло, а иногда её готовят и вовсе без мыла, используя всевозможные жидкие и порошкообразные моющие средства . Главное, чтоб эти средства содержали поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые стабилизируют плёнку, а также снижают поверхностное натяжение воды в 2, а то и в 4 раза. Для этого отлично подойдет средство для ручного мытья посуды или детский шампунь. Для того чтоб получить еще более прочные пузыри в жидкость для мыльных пузырей добавляют глицерин. (Я. Е Гегузин «Пузыри»)
Иногда, состав жидкости для мыльных пузырей держится в строжайшей тайне, поскольку позволяет выдувать действительно гигантские мыльные пузыри, которые заносятся даже в книгу рекордов Гиннеса. Последним таким изобретателем, который создал гигантский мыльный пузырь, способный разместить в себе до 50 человек стал 37-летний Сэм Хит. Его мыльный пузырь достигал в высоту 1,5 метра, а в ширину 3,3 метра! Конечно же, для создания гигантского мыльного пузыря нужно определенное оборудование и некоторые навыки, но факт остается фактом. Пока мыльный пузырь Сэма Хита, еще известного как Самсам Баблмэн, остается самым большим пузырем в мире.
Однако существуют и другие представители, которые в деле с мыльными пузырями также достигли немалых успехов. В 1996 году некий Алан Маккей выдул мыльный пузырь длиной в 32 метра, Фэн Янг в 1997 году выстроил стену из мыльных пузырей, общая площадь которой составляла 370 м2, а высота – около 48 метров.
2.2.2. Свойства мыльного пузыря.
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).
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.
Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счёт отражения световых волн и определяются толщиной мыльной плёнки.
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. Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется толщиной плёнки.
По мере того, как плёнка становится тоньше из-за испарения воды, можно наблюдать изменение цвета пузыря. Более толстая плёнка убирает из белого света красный компонент, делая тем самым оттенок отражённого света сине-зелёным. Более тонкая плёнка убирает жёлтый (оставляя синий свет), затем зелёный (оставляя пурпурный), и затем синий (оставляя золотисто-жёлтый). В конце концов стенка пузыря становится тоньше, мы перестаем видеть отражение совсем, и пузырь, скорее всего, скоро лопнет.
(Ж. . « Мыльные пузыри»)
Рано или поздно мыльный пузырь все равно лопается.
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 лопается 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.
Следует отметить еще, что обычные представления о недолговечности мыльных пузырей не вполне правильны: при надлежащем обращении удается сохранить мыльный пузырь в продолжение нескольких месяцев. Существовавший долгое время миф о недолговечности жизни мыльного пузыря, впервые опроверг английский исследователь Джеймс Дьюар. Он проводил опыты по консервации мыльного пузыря в изобретенном им сосуде с двойными стенками и добился времени хранения более месяца. Позже это изобретение легло в основу колб для термосов, емкостей для перевозки жидких газов и многих других полезных приспособлений.
Английский физик Дьюар (прославившийся своими работами по сжижению воздуха) хранил мыльные пузыри в особых бутылках, хорошо защищенных от пыли, высыхания и сотрясения воздуха; при таких условиях ему удалось сохранять некоторые пузыри месяц и более. Лоренсу в Америке удавалось годами сохранять мыльные пузыри под стеклянным колпаком.
Еще одним довольно таки интересным фактом является то, что мыльный пузырь можно заморозить. И при этом он, вопреки ожиданиям, не разобьется, опустившись на землю, а станет эластичным, и если на него слегка надавить, то на нем появятся вмятины – видимые следы деформации. Замерзает мыльный пузырь при температуре около -7 0С. Для того чтоб заморозить мыльное чудо достаточно положить на него снежинку, и прямо у вас на глазах пузырь превратится в ледышку. Для этой цели можно также осторожно опустить пузырь на снег. Если надуть пузырь при температуре −15 °C, то он замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, находящийся внутри пузыря, будет постепенно просачиваться наружу и в конце концов пузырь разрушится под действием собственного веса.
При температуре −25 °C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. Если при такой температуре надуть пузырь тёплым воздухом, то он замёрзнет почти в идеальной сферической форме, но по мере того, как воздух будет охлаждаться и уменьшаться в объёме, пузырь может частично разрушиться, и его форма будет искажена. Пузыри, надутые при такой температуре, всегда будут небольшими, так как они будут быстро замерзать, и если продолжать их надувать, то они лопнут.
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. Правила, которым подчиняются пузыри при соединении, были экспериментально установлены в XIX веке бельгийским физиком Жозефом Плато и доказаны математически в 1976 г. Жаном Тейлором.
2.2.3. Актуальность мыльных пузырей.
Мыльный пузырь-это необычное прозрачное чудо, знакомое нам с детства, но завораживающее даже взрослых.
В настоящее время трудно точно сказать, когда люди впервые обратили своё внимание на поведение в природе мыльных пузырей, а также неизвестна дата появления первого интереса ученых к изучению физических процессов связанных с ними. Однако ещё во время раскопок древнего города Помпеи археологи обратили своё внимание на изображения на фресках древних жителей этого города надувающих мыльные пузыри. Видимо уже тогда у людей появился интерес к необычному поведению этих хрупких созданий и привлек внимание своей фантастичностью их радужный окрас.
Люди использовали состав растительных жиров, масел и пепла для нанесения на волосы в ходе ритуальных церемоний, но заметили, что после его смывания волосы становились чистыми и блестящими. Для стирки белья применялись соки растений, специальные сорта глины, отвары из золы. Только после изобретения в XV веке в Италии твердого мыла, оно стало широко использоваться в гигиенических целях, а по мере совершенствования технологии его изготовления, стало доступно всем слоям общества.
Описания опытов с мыльными пузырями издавались в форме книг, журналов, брошюр и становились важным этапом на пути развития науки и технологий.
Ученые физики проводили многочисленные опыты, изучая поведение мыльных пузырей в различных условиях. За все время выдано несколько тысяч патентов, где так или иначе принимали участия мыльные пузыри. Так, например, при замораживании мыльного пузыря было сделано множество полезных наблюдений, на основе которых сейчас широко применяется технология заморозки клеток, органов для пересадки и целых живых организмов. Моделирование поведения биологических субстанций при минусовых температурах, на основе мыльного пузыря, помогло в криоконсервации при изучении проблемы бессмертия .
Архитекторы часто используют идеальную форму поверхности мыльного пузыря для создания своих сооружений.
Во все времена интерес людей ко всему необычному использовался артистами, которые демонстрировали чудеса обращения с мыльными пузырями. В ходе этих развлекательных шоу программ они виртуозно манипулировали несколькими десятками пузырей, создавали самые причудливые конструкции, помещали в мыльную оболочку различные предметы, животных, людей. Заставляли мыльные пузыри танцевать на различных поверхностях и даже на облачках из дыма и газа.
В современной индустрии развлечений широко используются разнообразные аппараты для мыльных пузырей, создающие множество различных эффектов. В сочетании со светом, музыкой, дымом, пиротехникой, дождь из мыльных пузырей способен оживить любое представление, будь то выступление детских коллективов или самых именитых звезд эстрады.
А вот создание гигантских мыльных пузырей, даже стало своего рода соревнованием. В знаменитой книге рекордов Гиннеса целый раздел посвящен подобным достижениям, о некоторых из которых мы говорили выше.
Всем известно популярное сейчас шоу мыльных пузырей – это не обыкновенное пускание пузырьков, а настоящее театральное действо, которое не оставит никого равнодушным. Для совсем маленьких детей проходят театрализованные сказки с использованием мыльных пузырей. Актеры в красочных костюмах покажут увлекательную и поучительную историю, а также продемонстрируют свое мастерство, творя разнообразные фигурки и выполняя самые неожиданные трюки, используя мыльную пену. А тот из малышей кто самый смелый, сможет сам очутиться в мыльном пузыре.
Интересно будет наблюдать за фокусами и разнообразными уловками, которые актеры выполняют с мыльными пузырями, а также проверить собственные силы в искусстве творения мыльного чуда. Всем наверняка понравится трюк, когда в большом пузыре образуется пузырь поменьше, или когда мелкие пузырьки собираются в гроздь и при этом не лопаются.
3. Опытно-экспериментальная работа
3.1. Рецепты для получения мыльных пузырей.
Я решила провести эксперименты и узнать, из чего лучше всего получаются мыльные пузыри?
Раствор для мыльных пузырей можно купить в магазине или приготовить самостоятельно.
Вот какие рецепты мыльных пузырей я нашла в сети Интернет.
1) Самый простой способ приготовить раствор таков: на 200 гр. средства для мытья посуды (но не для посудомоечных машин) необходимо взять 600 мл. воды и 100 мл. глицерина (продаётся в любой аптеке). Всё хорошенько размешать и ваш раствор готов. Глицерин именно то средство, которое делает стенки мыльного пузыря прочнее, а сам пузырь, соответственно, более долгоживущим
2) 0,5 чашки хозяйственного мыла или детского шампуня, 1,5 чашки воды, 2 ч л. сахара, капелька пищевого красителя..
3) Этот рецепт мыльных пузырей посложнее и приготовление раствора займёт больше времени. На 600 мл. ГОРЯЧЕЙ воды необходимо взять 300 мл. глицерина, 20 капель нашатырного спирта и 50 гр. любого порошкообразного моющего средства. Вместо моющего средства можно взять обычное хозяйственное мыло (настругать в воду, можно даже вскипятить при помешивании, чтобы быстрее стружки растворились). Все ингредиенты перемешиваем и оставляем настояться на 2-3 дня. После этого раствор тщательно профильтровываем и ставим в холодильник на 12 часов. И, наконец, можно приступать к выдуванию радужных красавцев.
Мы с мамой и папой купили необходимые ингредиенты и приступили к опытам. И вот что у нас получилось.
3.2. Выдувание мыльных пузырей из купленного раствора.
Сначала мы попробовали выдувать пузыри из раствора, купленного в магазине.
Пузырей выдувалось много, они вылетали красивым разноцветным роем, переливаясь на свету. Но большой мыльный пузырь этим способом выдуть не получилось.
3.2. Приготовление раствора самостоятельно.
Мы решили приготовить состав для пузырей сами.
Сначала приготовили раствор по рецепту № 2.
Взяли детский шампунь, добавили воду, сахар и пищевой краситель зеленого цвета. Раствор получился темно - зеленого цвета. Я стала выдувать пузыри с помощью кольца из покупного флакона мыльных пузырей. Сначала у меня пузырей получалось несколько и они были очень маленькие. Потом мама посоветовала взять трубочку-соломинку для сока и попробовать выдувать через нее. Я окунула трубочку в раствор и держа ее отвесно, так чтобы на конце образовалась пленка жидкости, осторожно дула в нее. Получился большой пузырь. Но он оторвался, полетел и быстро лопнул. Все пузыри получались у нас красивого зеленоватого цвета, но быстро лопались.
Потом мы приготовили раствор по рецепту № 1.
Пузыри получались еще больше и летали по комнате дольше. Прочность нашим пузырям придал глицерин, который мы добавили в состав нашего раствора.
Мыльные пузыри по рецепту № 3 заняли много времени в приготовлении самого раствора для пузырей, а эффект выдувания был такой же, как по рецепту № 1. Пузыри получались большие, долго не лопались.
Сначала у меня не очень получалось выдувать. Пузыри, конечно, надувались, но либо лопались сразу, не успев оторваться от кончика трубочки, либо всё-таки отрывались, но никуда не летели, а падали вниз и лопались, даже не успев соприкоснуться с землёй. Радости от таких пузырей было мало. Оказывается, чтобы приготовить состав для мыльных пузырей, надо знать несколько маленьких хитростей.
3.4. Советы по выдуванию мыльных пузырей.
1)Производить опыты нужно медленно, осторожно, спокойно.
2) Освещение должно быть, по возможности, яркое: иначе пузыри не покажут своих радужных переливов.
3) Используйте что-нибудь уплотняющее воду. Наиболее часто используется глицерин (который можно купить в аптеке). Также можно использовать сахар, который лучше растворять в тёплой воде. Однако плотность воды может стать слишком большой, поэтому важно соблюдать умеренность.
4) Если оставить смесь открытой на несколько часов, то ее плотность тоже станет выше, и пузыри будут получаться лучше. Но на долго оставлять смесь нельзя, т. к. если она станет слишком высокой, выдувать пузыри будет сложно.
5) Хранить смесь нужно в закрытом сосуде.
6) Лучше избегать пузырьков или пены на поверхности смеси, аккуратно их убирая или просто дождавшись, пока они исчезнут.
7) То, насколько просто будет делать пузыри, зависит от множества разных факторов. Разное мыло, разные условия окружающей среды, например, лучше избегать пыльного воздуха или ветра. Также, чем больше влажность воздуха, тем лучше, а значит лучше делать пузыри в дождливый день или увлажнить воздух в комнате.
3.5. Выводы, сделанные при проведении исследования.
Мы все время что-то добавляли в состав, пузыри получались все лучше.
Другими словами, наилучший способ найти идеальное решение - это метод проб и ошибок.
Мы пришли к выводу, что самый лучший состав для выдувания мыльных пузырей – рецепт, который мы придумали сами, основываясь на рецептах из интернета: смешать детский шампунь, глицерин, сахар, пищевой краситель, воду теплую, капнуть нашатырный спирт. Добавив нашатырный спирт в раствор, мы получили самые крупные и прочные мыльные пузыри, которые даже удавалось брать в руки.
Самый большой пузырь, который нам удалось надуть, был примерно 15 см в диаметре. Он получился овальным и им можно было даже несколько секунд играть как мячиком.
Красивые каскады пузырей получаются выдуванием через кольцо, а крупные пузыри выдуваются через соломинку.
А вот выдувать мыльные пузыри из мыльной пены, полученной из разных растворов, у нас не получилось. Вероятно мыльная пена не раздувалась в пузыри, т. к. она сама по себе представляла слегка раздутый мыльный раствор.
3.6. Занимательные опыты с мыльными пузырями.
А вот несколько еще несколько занимательных опытов с пузырями, которые я проделала:
1) Хорошие пузыри можно выдувать на мыльную клеенку и строить из них фигуры - черепаху, Лошарика, матрешек.
2) Можно делать пузырь в пузыре, несколько пузырей друг в друге. Из трубочки выдувают большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружают соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее, который придется взять в рот, остался сухим, и просовывают ее осторожно через стену первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не довода ее, однако, до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом, в нем - третий, четвертый и т. д.
3) Я попробовала сделать цилиндр из пузырей. Цилиндр из мыльной пленки получается между двумя проволочными кольцами. Для этого на нижнее кольцо спускают обыкновенный шарообразный пузырь, затем сверху к пузырю прикладывают смоченное второе кольцо и, поднимая его вверх, растягивают пузырь, пока он не сделается цилиндрическим. Это очень капризный опыт и не у всех получается, У меня получился 1 раз.
4) Очень интересно выдувать мыльные пузыри зимой на улице. Так как пузырь наполняется при этом теплым воздухом наших легких, который легче окружающего комнатного воздуха, то выдутый пузырь тотчас же поднимается вверх.
5)При температуре -7 градусов пузырь может замёрзнуть. Для этого на него сверху нужно положить снежинку или аккуратно опустить пузырь на снег. Подобный трюк требует немало усилий и стараний, но он того стоит, поверьте. У меня получилось. Я надувала на морозе пузыри, опускала осторожно на снег, и они превращались в причудливые снежинки.
6) Интересно наблюдать за пузырем, когда он из теплого помещения попадает в холодное: он видимо уменьшается в объеме и, наоборот, раздувается, попадая из холодной комнаты в теплую. Причина кроется, конечно, в сжатии и расширении воздуха, заключенного внутри пузыря.
Я пускала пузыри из окна комнаты на улицу, и видела как пузырики сначала очень быстро уменьшаются, а потом лопаются.
7) Если намазать руки шампунем, можно брать пузыри руками, или запихивать в них руки, или можно выдувать пузырь прямо на ладошку. Необыкновенно приятное ощущение.
Умеете ли вы выдувать мыльные пузыри? Это не так просто, как кажется. И мне казалось, что здесь никакой сноровки не нужно, пока я не убедилась на деле, что уменье выдувать большие и красивые пузыри – своего рода искусство, требующее упражнения. Но стоит ли заниматься таким пустым делом, как выдувание мыльных пузырей?
“Выдуйте мыльный пузырь, – писал великий английский ученый Кельвин, – и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики”.
Действительно, волшебные переливы красок на поверхности тончайших мыльных пленок дают физику возможность измерить длину световых волн, а исследование натяжения этих нежных пленок помогает изучать законы действия сил между частицами, – тех сил сцепления, при отсутствии которых в мире не существовало бы ничего, кроме тончайшей пыли.
Те немногие опыты, которые описаны выше, не преследуют столь серьезных задач. Это просто интересное развлечение, которое лишь познакомило нас с искусством выдувания мыльных пузырей.
4. Заключение. Выводы.
Итак, главные выводы моего исследования:
1) Гипотеза образования мыльных пузырей из мыльного раствора оказалась близка к истине: в состав мыльных пузырей действительно входит мыло и моющие средства. Но в дополнение к этим главным веществам нужно еще добавить несколько составляющих, главными из которых являются вода, глицерин, нашатырный спирт, немного сахара, пищевой краситель.
2) А вот гипотеза получения мыльных пузырей из мыльной пены не подтвердилась: мыльная пена не раздувалась в пузыри, т. к. она сама по себе представляла слегка раздутый мыльный раствор.
3) Получение мыльного раствора для пускания мыльных пузырей в домашних условиях – вполне осуществимое и интереснейшее занятие.
5. Используемая литература:
1) «Мыльные пузыри»
2)Ж. Б.С. Шарден «Мыльные пузыри»
3) Л. Гальрпершин «Здравствуй, физика»
4) Энциклопедический словарь юного физика. Чуянов.
5) Энциклопедия для детей, т.16.Физика. с.1,2
