III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ФИЗИКА МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ
Княжиченко С.К., Черезова Е.Е.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Приложение

«Мыльный пузырь, пожалуй, самое восхитительное и самое изысканное явление природы». Марк Твен

Мыльные пузыри вызывают у людей восторг и радость независимо от возраста. Здорово наблюдать за красивым радужным мыльным пузырем, который медленно поднимался в воздух, сверкая всеми цветами радуги. И всегда жалко, когда они лопались, не оставляя следа. Мыльные пузыри нам кажутся чем-то сказочным, волшебным.

Баночку с мыльными пузырями можно купить в магазине, но она быстро заканчивается. Мы задумались, как сделать раствор для мыльных пузырей самостоятельно, можно ли получить мыльные пузыри больших размеров и разной формы.

Мы решили найти ответ на вопрос: можно ли приготовить в домашних условиях крупные крепкие мыльные пузыри?

Цель работы – исследовать рецепты мыльных пузырей, выявить наиболее эффективные из них; выявить свойства и форму мыльных пузырей.

Задачи:

Познакомиться с понятием «мыльный пузырь».

Изучить литературные источники, рассказывающие об истории мыльных пузырей.

Изучить рецепты приготовления мыльных пузырей.

Провести исследование жидкостей для надувания мыльных пузырей, получаемых из разных составов.

Провести исследование физических свойств мыльного пузыря.

Методы исследования:

- эксперимент, беседа, анализ.

Объект исследования: мыльный пузырь

Предмет исследования: форма и состав мыльных пузырей.

Гипотеза:

Жидкости для мыльных пузырей можно изготовить самостоятельно. Размеры и время жизни мыльных пузырей зависят от состава жидкости.

.

Часть I.Теоретическое исследование

1.1 ЧТО ТАКОЕ МЫЛЬНЫЕ ПУЗЫРИ

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.

Мыльный пузырь — разноцветные пузыри, выдуваемые из мыльного раствора, с помощью соломинки или специальных приспособлений. Тончайшая стенка мыльных пузырей вызывает эффект интерференции света, благодаря чему пузыри переливаются «всеми цветами радуги», особенно на ярком свету. Форма мыльных пузырей почти сферическая, за счёт действия сил поверхностного натяжения.

Пускание мыльных пузырей — старинная детская забава, однако их красота привлекала также и взрослых, что позволило открыть многие физические и математические закономерности. Пузыри обычно очень недолговечны, но были разработаны специальные растворы и способы создания долгоживущих, огромных пузырей.

1.2 История мыльного пузыря

Мыльные пузыри существуют очень давно. Его история насчитывает более 400 лет. За этим занятием проводили время взрослые и дети разных времен. Во время археологических работ в древнеримском городе Помпеи были найдены настенные рисунки с детьми, которые надувают пузыри. В Китае сохранились старинные изображения на бумаге, где люди через палочки надувают шарики. В 17 веке художники изображали на своих холстах пастухов, играющих с пузырями.

В сети Интернет мы узнали историю появления мыльных пузырей. Она связана с человеком по имени Пумпатус, который из-за своего страха сам того не подозревая, придумал способ выдувания мыльных пузырей. Когда-то люди жили вовсе без мыла, и вот наконец мыло изобрели. В этот день все тёрли друг другу спины и обливались тёплой водой. Но попробуй не обливайся, если король, ничуть не шутя, приказал всем вымыться мылом под страхом смертной казни. И все в этот день намылили мочалки. Только один старый сапожник по имени Пумпатус сидел, спрятавшись, в своей сапожной будке. Больше всего на свете Пумпатус не любил мыть шею. За неповиновение его поместили в тюрьму. В комнате, где заперли Пумпатуса, была ванна с мыльной пеной. "Согласен?" - спросили два огромных стражника. "Ни за что, - отвечал Пумпатус. - Ни за что". И его оставили, чтобы он последний раз перед смертной казнью выкурил свою трубку. Пумпатус затянулся и вдруг увидел, что из трубки вылетел прекрасный прозрачный шар. Шар вылетел в окно, за ним второй...Это было чудо. Прохожие увидели это, и начался переполох. Все забыли о казни Пумпатуса. Профессор, которого пригласили во всём разобраться, осмотрел трубку Пумпатуса. "В трубку попала мыльная пена. Вот в чём дело", - объявил профессор толпе под окном. В этот день в городе все пускали пузыри. Всё небо было разноцветным от мыльных пузырей. Пумпатус, когда ехал из тюрьмы домой в золотой карете и все махали ему вслед руками? "А шею я так и не вымыл! - думал он. - Так и не вымыл!"

Идея надувания пузырей из мыльного раствора связана с изобретением мыла. Кто именно придумал надувать пузыри из пенной жидкости неизвестно. Лишь в конце 19-го века в Лондоне начали производство жидкости для получения мыльных пузырей, в компании «Пирс Соап Компани» (эта компания занималась варкой мыла) в 1886 году. Это изобретение быстро стало популярным. И уже в начале 20-го века жидкость для надувания мыльных пузырей можно было купить. Реклама была сделана из картины «Пузыри», которую написал Джон Миллес. Вскоре товар стал настолько потребляем, что владельцы фирмы «Пирс» были шокированы.

В 40-х годах 20 века еще одна компания, под названием «Чемтой», начала выпускать жидкость для мыльных пузырей. Раньше она производила чистящие средства.

Люди решили сделать надувание пузырей автоматическим. Изобрели аппараты, из которых можно было выдувать мыльные пузыри, размерами с воздушный шар. Такие установки делали на различных шоу.

Мыльные пузыри интересовали серьёзных учёных. Чарльз Бойс сто лет назад опубликовал труд «Мыльные пузыри», в которой описал свойства мыльных пузырей.

Сначала красивые шарики из мыльной жидкости надувались с помощью дыхания через соломинку. Огромный фурор произвело приспособление, которое могло само выпустить на свет множество мыльных пузырей одновременно. Это оборудование пользовалось успехом для организации праздничных мероприятий, на съемках художественных фильмов и в театре.

Маленький фирменный флакончик мыльных пузырей позволял надувать огромное количество радужных шаров. К сожалению, мыльные пузыри, сделанные собственноручно из жидкости с шампунем и прочими пенообразующими веществами не получались такими стойкими. В чем секрет? Все очень просто. Нужно в определенной пропорции к очищенной воде добавить шампунь и глицерин.

Тим Кехоэ потратил десять лет своей жизни на изобретение цветных мыльных пузырей (желтых, синих, красных). Самое интересное, что через некоторое время пузыри из цветных превращаются в прозрачные бесцветные и не оставляют пятен на одежде и предметах.

Книга рекордов Гиннеса имеет в своем арсенале примеры надувания самого большого мыльного пузыря, длиной 32 м в 1996г. Аланом Маккеем. А Сэм Хист смог разместить в гигантском мыльном пузыре (размером 1,5 х 3,3 м) 50 человек в 2007 г.

Современное шоу мыльных пузырей- это настоящее искусство, развлекающее и детей, и взрослых. Артист должен обладать особым мастерством. Ведь нужно уметь приготовить особый раствор для надувания гигантских мыльных пузырей. Во внутрь такого гигантского пузыря можно поместить человека или предмет. А еще из мыльных пузырей можно делать различные фигуры. Особенное зрелище представляют собой пузыри, заполненные внутри газом или в сочетании с лазерной иллюминацией.

Сегодня нередко их используют в своих программах клоуны и аниматоры. Мыльные пузыри считаются беспроигрышным номером, ведь крайне редко встречаются люди, у которых они вызывают неприязнь или раздражение. Традиционным применением мыльных пузырей остаются различные развлекательные программы для детей.

Глава II. Экспериментальное исследование

2.1. Рецепты изготовления мыльных пузырей

Для решения 3 и 4 задач проекта мы изучили рецепты приготовлениямыльных пузырей.

Нам понадобилось: дистиллированная вода, жидкость для мытья посуды, жидкий стиральный порошок, мыло, шампунь, глицерин, нашатырный спирт, сахар, набор трубочек для выдувания.

Следующий этап: приготовление мыльных растворов.

1раствор:средства для мытья посуды – 50 г, вода – 100 г, глицерин -25 мг.

2 раствор: 100 мл обычного шампуня, 100 мл воды, 2 ч.л. сахара.

3 раствор: 4ст. ложки жидкого мыла, 200 г горячей воды, 2 ч.л. сахара.

Для надувания пузырей мы использовали трубочки разного диаметра, поэтому пузыри получались разные по размеру. Выдували пузыри так. Всосав предварительно в трубку немного раствора, мы осторожно дули в неё, держа трубку отвесно. Так как пузырь наполняется при этом тёплым воздухом наших лёгких, который легче комнатного воздуха, то выдутые пузыри сразу поднимались вверх.

2.2. Опыты с мыльными пузырямb

Далее мы изучили способы получения пузырей разных видов и провели опыты.

  1. «Бурю из пузырей» мы получили из трубки «Решето». Вращая решето, можно получить пузыри, не надувая их.

  2. Маленькие пузыри – из трубок для коктейля. При осторожном выдувании мы получали цепочку из пузырей. Несколько пузырей друг в друге можно получить, если выдуть пузырь, затем осторожно просунуть трубочку через его стенку и выдуть торой пузырь в первом, в нём – третий и т. д.

  3. Пузыри «Джакузи» мы сделали, закрыв крышкой контейнер с мыльным раствором и вставив трубочку вместо пробки. На поверхности были пузыри в форме купола.

  4. Мы сделали каркас, протянув бечёвку через трубочки. Опустив каркас в мыльный раствор, медленно приподнимали его и получили огромный мыльный пузырь. Он мог медленно растягиваться.

  5. Используя прямоугольные и треугольные рамки, мы получили пузыри той же формы. Но когда пузырь отрывался от рамки, он становился круглым.Опыт доказал, что это силы поверхностного натяжения стремятся придать мыльному пузырю форму шара. Получить мыльный пузырь некруглой формы не удалось.

  6. Пузыри из вязаного носка получились в виде длинной широкой трубы (до 1 м).

  7. Самые большие пузыри мы получили, не выдувая, из круглой формы большого диаметра. Чем больше диаметр, тем крупнее получается пузырь.

К сожалению, мыльные пузыри, сделанные собственноручно из жидкости с шампунем и прочими пенообразующими веществами, не получались стойкими. Время жизни мыльных пузырей от 2 с до 58 с.

Мы выяснили, что размеры и время жизни мыльных пузырей зависят от состава жидкости. Самые долгоживущие пузыри получаются из рецепта, в состав которого входит глицерин. Это средство делает стенки мыльного пузыря прочнее. Выдуть мыльный пузырь из раствора со стиральным порошком нам не удалось. Лучшие результаты даёт жидкое моющее средство для мытья посуды.

Исследование влияния добавок сахара показало: более крупные и долгоживущие пузыри получаются при добавлении сахара в раствор с шампунем, а не с жидким мылом.

Практическая значимость проекта состоит в том, что результаты исследования могут быть использованы при проведении занятий в начальной школе по курсу «Окружающий мир», факультативных занятий по физике и химии.

Глава III. Заключение

  1. В результате проделанной работы нам удалось познакомиться с историй происхождения мыльного пузыря, узнать, что такое поверхностное натяжение, почему пузырь имеет форму шара.

  2. Получение мыльного раствора для пускания мыльных пузырей в домашних условиях возможно.

  3. Величина пузыря зависит от наличия и концентрации мыльных добавок: при ее увеличении сила поверхностного натяжения уменьшается.

4 .Для раствора надо брать дистиллированную воду, тогда они будут долго жить.

5. Самые долгоживущие пузыри получаются из рецепта, в состав которого входит глицерин

6. Раствор «Fairi» с глицерином оказался наиболее эффективным для выдувания пузырей больших размеров и продолжительных по времени.

7. Выдувая мыльные пузыри, хорошо разрабатываются легкие. Это благотворно влияет на здоровье.

Литература

  1. Гегузин Я.Е. «Мыльные пузыри». М., Издательство: «Наука», 1985г

  2. Лущекина О.Б. «Шоу мыльных пузырей, или куда может завести работа над проектом» М., газета «Физика», №22, 2004.

  3. Толковый словарь Ожегов С.И. М., «Русский язык», 1986 г

  4. Энциклопедический словарь юного физика. Составитель В.А.Чуянов. М., Издательство: Педагогика, 1984.

  5. http://www.infoniac.ru/news/Kak-sdelat-myl-nyi-puzyr.html

14