Научно-исследовательская работа по теме Откуда взялся мыльный пузырь?

Оглавление.

Введение_________________________________________________________________ 3

I. Теоретическая часть

I.1. История мыльного пузыря._______________________________________________ 4

1.2.Физика мыльного пузыря.________________________________________________ 4

II. Практическая часть_______________________________________________________6

III. Заключение. __________________________________________________________ 8

IV. Список литературы. ___________________________________________________ 9

Введение

Пускание мыльных пузырей очень весёлое занятие, любимое не только детьми. Его история насчитывает более 400 лет. Люди придумали мыльные пузыри не зря и заставили их на себя работать: мы стираем, смываем грязь с поверхностей, используем их для развлечений.

За этим занятием проводили время и взрослые и дети, что засвидетельствовали многие художники разных времён на своих полотнах (рисунок 1,2).

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. Независимо от возраста, пузыри вызывают у людей восторженные крики и непреодолимое желание немедленно догнать и поймать убегающий сверкающий шар. [1]

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 пузыриков.

А это значит, что каждый из нас, ни раз, задумывался о том, как сделать раствор для мыльных пузырей самостоятельно. А еще лучше, чтобы из такого раствора получались крепкие мыльные пузыри больших размеров. Это занятие продолжает вызывать интерес у многих ребят и сегодня.

Вопросу состава раствора для мыльных пузырей посвящено значительное число публикаций в сети Интернет. [6] Недостатком некоторых предлагаемых рецептов является неточность изложения.

Цель данной работы - получение мыльного раствора для выдувания крепких пузырей.

К числу основных задач, относятся:

1. Проанализировать составы мыльных пузырей разных авторов;

2. Выявить оптимальный состав мыльного раствора для крепких мыльных пузырей.

Актуальность: В настоящее время мыльные пузыри становятся модными объектами. Из веселой игрушки для детей они превращаются в элемент технологии праздника. Проводятся шоу мыльных пузырей, например, на Манежной площади в Москве в ноябре 2007 года, организовано королевство мыльных пузырей, мыльные пузыри становятся способом украшения корпоративных вечеринок. Мы имеем дело с интереснейшим физическим объектом, изучая свойства которого мы можем не только развлекаться, но и понимать глубже, как устроен мир, в котором мы живем.

Гипотеза: если мы в ходе нашего исследования узнаем способы изготовления мыльных пузырей, то сможем их сами применять на праздниках, так как они создают эффект радости и бесконечного счастья.

Объект исследования: мыльные пузыри.

Предмет исследования:состав мыьного раствора

Методы исследования: анкетирование, опыты.

I. Теоретическая часть

1.1.История мыльного пузыря.

День рождения мыльного пузыря и по сей день остаётся загадкой. Но доподлинно известно, что при раскопках древней Помпеи археологи обнаружили необычные фрески с изображением юных помпейцев, выдувающих мыльные пузыри. Видимо, у них были свои секреты производства мыла. Также в Китае были найдены старинные папирусы, где были изображены люди, которые выдували мыльные пузыри из трубочек, сделанных из глины.

В Средних веках изображение ангела, пускающего пузыри, помещали на надгробья и добавляли надпись: «От этого никто не уйдёт». Этим, по-видимому, хотели сказать, что жизнь хрупка, как мыльный пузырь. Мыльные пузыри были не только детской забавой, но и объектом для размышлений философов о смысле жизни.

Чарльз Бойс сто лет назад опубликовал фундаментальный труд «Мыльные пузыри», который по сей день является как детской забавной книжкой, так и настольным пособием для физиков-теоретиков и экспериментаторов. [4] Впервые производить стали жидкость для мыльных пузырей в компании "Пирс Соап Компани" (эта компания занималась варкой мыла) в 1886 году. Реклама была сделана из картины "Пузыри", которую написал Джон Миллес. В самом начале мыльные пузыри продавались только в магазинах этой фирмы, а вскоре их можно было купить почти за бесценок у любого уличного торговца. В 40-х годах 20 века еще одна компания, под названием "Чемтой", начала выпускать жидкость для мыльных пузырей. Раньше она производила чистящие средства. Но в 60-е годы был бум мыльных пузырей, ведь хиппи избрали их как символ мира. На этом история мыльных пузырей не закончилась, так как человек всегда стремился к прогрессу, то решили сделать надувание пузырей автоматическим. Сэмсэм Мыльный Пузырь .[3] (SamsamBubbleman), настоящее имя которого Сэм Хит (SamHeath) выдул самый огромный в мире мыльный пузырь, скорее целую мыльную тучу, которая парила в воздухе в парке FinsburyPark, Лондон. Мыльные пузыри засветились и в Книге рекордов Гиннесса: 1996 г. - Алан Маккей пустил мыльный пузырь длиной 32 м; 1997 г. - Фэн Янг соорудил самую большую в мире стену из мыльных пузырей высотой около 48 м и площадью 370 кв. м; 2007 г. - Сэм Хист разместил в мыльном пузыре высотой 1,5 м и шириной 3,3 м 50 человек. [7]

1.2.Физика мыльного пузыря.

Тема мыльных пузырей раскрывает перед исследователем огромный спектр возможных работ опытов с точки зрения физики. Изучение многих из свойств пузырей является наглядным пособием для описания таких явлений, как поверхностное натяжение и многие другие.

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. В чем же секрет мыльных пузырей? Состав раствора для пузырей подобран специально, чтобы пленка была более прочной и более упругой. Эта пленка на поверхности жидкости всегда туго натянута. Поэтому и все явление называют поверхностным натяжением. Правила, которым подчиняются пузыри при соединении, были экспериментально установлены в XIX веке бельгийским физиком Жозефом Плато. [2] 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. Распространённое заблуждение состоит в том, что мыло увеличивает поверхностное натяжение воды. На самом деле, оно делает как раз обратное, уменьшает поверхностное натяжение примерно до трети от поверхностного натяжения чистой воды. Когда мыльная плёнка растягивается, концентрация мыльных молекул на поверхности уменьшается, увеличивая при этом поверхностное натяжение. Таким образом, 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.

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

Мыльный пузырь - тонкая пленка мыльной воды, которая формирует шар с переливчатой поверхностью.(рисунок 3)

Мыльный пузырь состоит из трёх слоёв - тонкий слой воды, зажатый меж двумя слоями молекул мыла. Мыльный пузырь - это слой мыла на внешней стороне, слой воды в середине и слой мыла на внутренней части. [5]

II.Практическая часть

Мыльные пузыри - любимая забава для детей и даже для взрослых. Яркие шарики парят в воздухе, переливаясь всеми радужными красками, и всегда вызывают улыбку.

Свою работу мы начали с анкетирования.(приложение 1) В анкетировании участвовали 23 ученика 2-4 классов.

Согласно опросу, получили следующие результаты: 20 учеников не знают, кто изобрёл мыльные пузыри; 19 учеников считают, что мыльный пузырь это вода с мылом; 20 учеников умеют делать пузыри сами; 21 ученик не знают никаких секретов по приготовлению раствора для мыльных пузырей,23 ученикам нравится шоу мыльных пузырей.

Изучив результаты анкеты, мы поняли, что выбранная тема актуальна и интересна для ребят.

Раствор для мыльных пузырей можно купить в магазине (но тогда вы будете постоянно сомневаться в его надлежащем качестве) или приготовить самостоятельно. Чтобы приготовить состав для мыльных пузырей, надо знать несколько маленьких хитростей. О них, а точнее о рецептах раствора, мы сейчас и расскажем.

Для данных рецептов понадобятся следующие вещества: (фото1)

• Вода

• Жидкость для мытья посуды

• Мыло Хозяйственное отечественное

• Глицерин

• Сахар

Потребуются коктейльные трубочки для надувания пузырей (предварительно разрезанная на конце), мерные стаканы и мерные ложки. Трубка для пузырей тоже годится не всякая. С помощью соломинки, настоящей или пластмассовой, или стеклянной трубки можно выдувать только маленькие пузыри. Если расщепишь соломинку или на конец трубки наденешь кружок из пробки или школьной резинки, это будет служить пузырям поддержкой. Можно будет выдувать пузыри побольше. Для самых больших пузырей понадобится воронка или же игрушечная детская труба. С помощью воронки можно выдуть пузырь-великан диаметром до 30 см. Конечно, дуть придется с перерывами, каждый раз зажимая отверстие. "Единым духом" такой пузырь не надуешь: в него входит почти ведро воздуха!

Выясним, что же самое главное в изготовлении мыльных пузырей? Одним из компонентов раствора является вода. Определим, какую воду лучше использовать. Для этого возьмём:

1. Воду из под крана;

2. Кипячёную воду ( отстоянную);

3. Отфильтрованную воду (через фильтр).

Существует несколько рецептов по изготовлению мыльных пузырей. Проверим следующие, те которые легко и быстро приготовить в домашних условиях:

Рецепт 1: вода, мыло (отечественное Хозяйственное или Глицериновое) натереть на терке, пропорция такая: 10 частей воды к 1 части мыла. Мыло растворяем в горячей воде. Для прочности в этот водный раствор добавляют глицерин или раствор сахара с желатином.

Рецепт 2: - 100 гр. любого средства для мытья посуды, 300 мл воды, 50 мл глицерина

Проверим, с какой водой рецепт лучше? Для этого изготовим по 3 вида мыльных растворов для каждого рецепта.

Чтобы узнать качественные ли получились мыльные пузыри, нужно:

1. засечь время: пузырь диаметром 30 мм должен прожить не менее 20 секунд, (фото 2)

2. обмакнуть палец в мыльный раствор и быстро проткнуть мыльный пузырь, если пузырь не лопнул, значит, раствор у вас получился правильный и хороший.(фото 3)

Итак, мы приготовили растворы, по ходу приготовления все результаты заносили в таблицу.

( приложение 3)

Рецепт №1.

Диаметр

Время

Вода из под крана

20-30

1-2

Кипячёная (отстоянная)

45-50

5-7

Отфильтрованная вода

30-40

3-5

Рецепт №2

Диаметр

Время

Вода из под крана

30-40

5-7

Кипячёная (отстоянная)

60-80

15-20

Отфильтрованная вода

40-45

10-15

Таким образом, мы выяснили, что рецепт №2 с кипячёной водой является наилучшим, так как пузыри из него получаются наиболее большие и дольше не лопаются. Зная, как правильно приготовить мыльный раствор в домашних условиях, попробуем надуть разные мыльные пузыри.

Проведем опыты с мыльными пузырями.

Опыт 1. Мыльные пузыри на предметах (фото 4)

Одним из необычных способов надувания мыльных пузырей является помещение во внутреннюю полость некоторых небольших предметов. Для этого наливаем на дно тарелки или стакана немного мыльного раствора, предварительно смочив игрушку мыльным раствором, и начинаем выдувать мыльный пузырь. Игрушка окажется внутри пузыря.

Опыт 2. Мыльные пузыри на поверхности (фото 5)

Можно ли получить мыльные пузыри на поверхности? Мы стали пробовать получать пузыри с помощью трубочек на поверхности. Для этого подбирали гладкую поверхность, например, поверхность пола, стола, предварительно смоченную мыльным раствором, и выдували мыльный пузырь. Он получался в виде полусферы из 2 рецептов.

Выводы: К числу основных результатов данной работы можно отнести следующее: получен мыльный раствор для выдувания больших, крепких пузырей; Таким образом, можно сделать вывод о достижении поставленной цели.

Проводя исследования, я узнала много нового. Например: глицерин уменьшает испарение воды с поверхности пузыря, поэтому пузырь становится прочнее и долговечнее; вода должна быть мягкая или, ещё лучше, дистиллированная, так как тяжёлая вода из-за минерального содержания является причиной хрупких пузырей; жидкое мыло или детский шампунь уменьшают поверхностное натяжение воды, лучший результат получается при использовании чистого мыла без примесей парфюма.

Заключение

В своей работе мы затронули вопросы о происхождении мыльных пузырей, о физике мыльных пузырей. Провели тесты, в ходе которых сделали следующие выводы:

1. Вода для приготовления мыльного раствора не должна быть жёсткой (лучше брать кипяченую и отстоянную воду).

2. Лучший раствор для изготовления мыльных пузырей получается из рецепта № 2.

3. Если раствор правильно приготовлен, то можно получать различные мыльные пузыри.

В дальнейшем планирую научиться надувать гигантские мыльные пузыри на улице, чтобы надувались они лёгким ветром. Хочу сделать такой пузырь, внутрь которого может поместиться человек. Это будет настоящее чудо, и я смогу подарить его ребятам в летнем оздоровительном лагере.

Составим рекомендации для изготовления мыльных пузырей.

• Вода должна быть кипячёной и отстоянной.

• Для прочности нужно использовать глицерин.

• Для изготовления мыльного пузыря на поверхности, поверхность нужно смачивать.

• Для изготовления мыльного пузыря на предметах, предмет нужно смочить в мыльном растворе.

• Для обычного способа надувания мыльных пузырей, дуть надо не медленно, а как можно быстрее. Тогда мыльные пузыри будут более крупные.

• Рецепт для приготовления мыльного раствора: 100 гр. любого средства для мытья посуды, 300 мл воды, 50 мл глицерина

Свое выступление я бы хотела завершить стихами С. Маршака. (фото 6,7)

…Сияя гладкой пленкой,

Растягиваясь вширь,

Выходит нежный, тонкий,

Раскрашенный пузырь.
Взлетает шар надутый,

Прозрачнее стекла.

Внутри его как будто

Сверкают зеркала…

Список литературы.

1.Пузыри на морозе. "Наука и жизнь", №2,1982.
2.Перельман Я. "Занимательная физика", Москва, 1967г

3. M. Hutchings, F. Morgan, M. Ritoré, A. Ros Proof of the double bubble conjecture // Ann. of Math. (2), Vol. 155 (2002), № 2, 459-489.

4."Charles V. Boys" Soap-Bubbles. Their colors and the forces which mold them. - Dover Publications, New York 1990, ISBN 0-486-20542-8

5."Cyriel Isenberg" The Science of Soap Films and Soap Bubbles. - Tieto Books, Clevedon North Somerset, 1978, ISBN 0-905028-02-3

6. kmpu.ru/ (шоу мыльных пузырей)

7.Книга рекордов Гинесса 1996,1997,2007г.

Приложение 1 .

Анкета.

1. Кто впервые создал мыльные пузыри?

2. Что такое мыльный пузырь?

3. Умеете ли вы делать сами мыльные пузыри?

4. Какие секреты для приготовления раствора вы используете?

5. Нравится ли вам шоу мыльных пузырей?

Приложение 2

Шарден Жан Батист Симеон. Иллюстрации. 1734 год.

Рисунок1

Пьер Мигнард. Девушка с пусканием мыльных пузырей. 1674 год.

Рисунок 2

Рисунок 3

Фото 1

Фото 2.

Фото3.

Фото 4

Фото 5

Фото 6

Фото 7.

Приложение 3

Рецепт №1.

Диаметр

Время

Вода из под крана

20-30

1-2

Кипячёная (отстоянная)

45-50

5-7

Отфильтрованная вода

30-40

3-5

Рецепт №2

Диаметр

Время

Вода из под крана

30-40

5-7

Кипячёная (отстоянная)

60-80

15-20

Отфильтрованная вода

40-45

10-15

17