Научно - практическая работа по физике "Мыльные пузыри"

Мыльные пузыри - любимая забава для детей и даже для взрослых.

Они парят в воздухе, переливаясь всеми радужными красками, и всегда вызывают улыбку. Маленькую баночку с мыльными пузырями, сейчас легко можно купить в магазине. Однако она быстро заканчивается, а еще зачастую в них бывает не слишком хороший состав, и ожидаемый фейерверк мыльных пузырей, ограничивается лишь десятком маленьких пузырьков.

А это значит, что вы наверняка, ни раз, задумывались о том, чтобы сделать раствор для мыльных пузырей самостоятельно. А еще лучше, чтобы из такого раствора получались мыльные пузыри больших размеров.

Многие из нас, еще в детстве пытались надуть большие мыльные пузыри, бесконечно экспериментируя с шампунями, порошками и мылом. Однако и в таком, казалось простом, мыльном деле, есть немало хитростей.

Безусловно, всё зависит от состава мыльных пузырей.

Пройдясь по бескрайним просторам интернета, можно найти с десяток рецептов больших мыльных пузырей, но какой из них лучше, понять весьма сложно.

Цель работы: исследование составов мыльных пузырей и проведение увлекательных опытов с мыльными пузырями.

Задачи:

изучение учебной литературы, материалов в сети «Интернет» по данной теме.

протестировать какие средства использовать, для того чтобы получить невероятно удивительное произведение природы.

проделать занимательные опыты с мыльными пузырями

История мыльных пузырей

История мыльных пузырей древняя, как и история мыла. Ещё на картинах фламандских художников 18 века часто встречались изображения детей, выдувающих мыльные пузыри через глиняную соломинку. В 18 и 19 веках дети выдували мыльные пузыри, используя мыльную воду, оставшуюся после стирки. Выдувание мыльных пузырей приобрело ещё большую популярность, когда в 1886 году Pears Soap Company начала рекламу своего «воздушного» продукта, воспользовавшись знаменитой картиной Джона Миллеса (1829 - 1896) «Пузыри».

Существует даже миф о недолговечности мыльного пузыря, но его развеял англичанин Джеймс Дьюар, законсервировавший мыльный пузырь в герметичном сосуде с двойными стенками на срок более месяца. Забава оказалась полезной: позднее Дьюар - сосуд, названный в честь изобретателя, — нашел применение для хранения и перевозки жидкого азота.

Преподавателю физики из штата Индиана удалось сохранить пузырь в стеклянной банке в течение 340 дней. Ученики превзошли учителя - их пузыри хранились под колпаком по многу лет, и это, похоже, не рекорд. Для обеспечения длительного хранения необходимо соблюсти условия тонкого равновесия мыльной пленки с окружающим и внутренним пространством, что оказалось далеко не простым делом. Поддержание формы мыльных пузырей требует основательных физических знаний и солидной экспериментальной подготовки.

А 9 августа 1996 года, Алан Маккей (Новая Зеландия) пустил мыльный пузырь длиной 32 метра. Для этого он использовал палочку для пускания мыльных пузырей, моющее средство, глицерин и воду. Его имя было занесено в «Книгу рекордов Гиннеса». Подсчитано, что из капли мыльной воды в 1 мм 3 можно выдуть пузырь диаметром 20 см, а 1 мл раствора хватит на пузырь диаметром 6 м. Экономия материала налицо, а успех бизнеса целиком зависит от ловкости рук.

Весь материал - смотрите документ.

Содержимое разработки

История мыльных пузырей 4

Физика мыльного пузыря 5

Рецепты мыльных пузырей 7

Тестирование мыльных пузырей 8

6. Опыты с мыльными пузырями 9

7. Приложение 1 11

Приложение 2 12

Список литературы 16

Мыльные пузыри - любимая забава для детей и даже для взрослых. Они парят в воздухе, переливаясь всеми радужными красками, и всегда вызывают улыбку. Маленькую баночку с мыльными пузырями, сейчас легко можно купить в магазине. Однако она быстро заканчивается, а еще зачастую в них бывает не слишком хороший состав, и ожидаемый фейерверк мыльных пузырей, ограничивается лишь десятком маленьких пузырьков. А это значит, что вы наверняка, ни раз, задумывались о том, чтобы сделать раствор для мыльных пузырей самостоятельно. А еще лучше, чтобы из такого раствора получались мыльные пузыри больших размеров. Многие из нас, еще в детстве пытались надуть большие мыльные пузыри, бесконечно экспериментируя с шампунями, порошками и мылом. Однако и в таком, казалось простом, мыльном деле, есть немало хитростей. Безусловно, всё зависит от состава мыльных пузырей. Пройдясь по бескрайним просторам интернета, можно найти с десяток рецептов больших мыльных пузырей, но какой из них лучше, понять весьма сложно.

Цель работы: исследование составов мыльных пузырей и проведение увлекательных опытов с мыльными пузырями.

изучение учебной литературы, материалов в сети «Интернет» по данной теме.

проделать занимательные опыты с мыльными пузырями

История мыльных пузырей

Физика мыльного пузыря

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

Пленка пузыря состоит из тонкого слоя воды, заключенного между двумя слоями молекул, чаще всего мыла.

Эти слои состоят из достаточно сложных молекул - русалок - одна часть которых является гидрофильной (любит контактировать с водой), а другая гидрофобной (избегают подобного контакта, «боятся» воды).

Гидрофильная часть представляет собой разделённые электрические заряды, обладающие дипольным моментом. Она привлекается тонким слоем воды. В то время как гидрофобная – представляющая собой «хвост» из углеродной цепочки длиной 2,5 нм, наоборот, выталкивается. В результате образуются слои, защищающие воду от быстрого испарения, а также уменьшающие поверхностное натяжение.

Однако, пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют поверхностно-активные вещества, например, мыло и глицерин.

Сферическая форма пузыря также получается за счет поверхностного натяжения. Силы натяжения формируют сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объеме. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и, тем самым, самим процессом надувания пузыря. Однако если оставить пузырь плавать в спокойном воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счёт интерференции 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 интерференцией этих двух отражений. Поскольку каждый проход света через плёнку создает сдвиг по фазе пропорциональный толщине плёнки и обратно пропорциональный длине волны, результат интерференции зависит от двух величин. Отражаясь, некоторые волны складываются в фазе, а другие в противофазе, и в результате белый свет, сталкивающийся с плёнкой, отражается с оттенком, зависящим от толщины 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, чем длина волны видимого света, все отражающиеся волны видимого света складываются в противофазе и мы перестаем видеть отражение совсем (на тёмном фоне эта часть пузыря выглядит «чёрным 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 плёнкой пузыря. Таким образом, даже если бы толщина стенки была везде одинаковой, мы бы всё 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.

Рецепты мыльных пузырей

Пройдясь по бескрайним просторам интернета, можно найти с десяток рецептов больших мыльных пузырей, но какой из них лучше, понять весьма сложно, поэтому мы отобрали 5 составов и протестировали их.

Состав №1. 0,5 чашки детского шампуня (использовался шампунь "Винкс") 1,5 чашки дистиллированной воды 2 чайные ложки сахара (без горки) Смешать и добавить к полученной смеси столько же глицерина.

Состав №2. 200 мл детского шампуня (использовался шампунь "Винкс") 400 мл дистиллированной воды 3 столовые ложки глицерина

Состав №3. 4 части дистиллированной воды 1 часть моющего средства (использовалось СМС «Фейри»)1 часть глицерина 0,1 части нашатырного спирта

Состав №4. 2 части моющего средства (использовалось СМС «Фейри»)6 частей дистиллированной воды 1 часть глицерина

Состав №5. 16 частей воды 3 части моющего средства (использовалось СМС «Фейри»)1 часть глицерина

Тестирование составов мыльных пузырей.

1. Проткнуть мыльным пальцем. В интернете пишут, что для проверки качества состава мыльных пузырей, его необходимо проткнуть пальцем, предварительно смочив его тем же мыльным раствором, и если пузырь не лопнет, то состав считается хорошим, (приложение 1)

2. Время жизни мыльного пузыря, (приложение 1)

3. Выдувание максимально большого пузыря, (приложение 1)

4. Из каждого состава надувались, подряд 10 пузырей в таблице показаны результаты (приложение 1), где первая цифра означает, сколько из 10-и пузырей надулось и не лопнуло.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎