Муниципальное автономное образовательное учреждение

Средняя школа № 1

Учебно-исследовательская работа

Тайны

мыльных пузырей

Выполнила:

ученица 8 «Б» класса

Смирнова Юлия Александровна

Руководитель учитель физики

Сиднева В.А

г. Бор

Нижегородская область

2016 г

Содержание

Введение …………………………………………………………………….…3

Глава 1. Теоретическая часть ……………………………………………………..4

1. Что такое мыльные пузыри?

1.2 История создания мыла и мыльных пузырей ………………………….……5

1.3 Тайна № 1. Природа мыльного пузыря……………………………………… 7
1.4 Тайна № 2. Теория разрушения мыльных пузырей………………………… 8

1.5 Тайна № 3. Почему мыльный пузырь имеет форму сферы ……………….. 9

1.6 Тайна № 4. Оптика мыльного пузыря……………………………………… 11

1.7 Тайна № 5.Толщина пленки мыльного пузыря…………………………… 12

1.8 Тайна № 6. Долгая жизнь мыльного пузыря ……………………………… 12

1.9 Тайна № 7. Свойства мыльных пузырей на морозе ……………………….. 13

Глава 2. Практическая часть …………………………………………..………… 14

2.1 Социологический опрос…………………………………………….…........ 14
2.2 Рецепты изготовления смеси для мыльных пузырей…………………….. 15

2.3 Инструменты для выдувания мыльных пузырей..........…………………... 15

2.4 Приготовление мыльных пузырей в домашних условиях……………….. 16

2.5 Методики исследования ………………………………………………….. 17

2.6 Исследование полезных свойств различных порошков…….. ………….. 18

Выводы …………………………………………………………………………… 19

Заключение………………………………………………………………………. 19

Список литературы………………………………………………………………. 20
Приложения …………………………………………………………………….. 21

Горит, как хвост павлиний,

Каких цветов в нем нет!

Лиловый, красный, синий,

Зеленый, желтый цвет!

Огнями на просторе

Играет легкий шар.

То в нем синеет море,

То в нем горит пожар...

В нем столько красок было,

была такая спесь,

- А он - воды и мыла

Раздувшаяся смесь.

Самуил Маршак "Мыльные пузыри"

Введение

Любите ли вы мыльные пузыри? Эти хрупкие и, в то же время, величественные и совершенные создания. Многим нравиться наблюдать за красивым радужным мыльным пузырем, который медленно поднимался в воздух, сверкая всеми цветами радуги. Малейший порыв ветра превращал движение мыльного пузыря в непредсказуемый зигзаг. И всегда было жалко, когда они лопались, не оставляя следа.

Мыльные пузыри, которые окрашиваются попеременно в самые разные цвета радуги, кажутся сказочными и волшебными.

Возможности по применению мыльных пузырей оказались необычайно велики, особенно в индустрии развлечений. Сегодня нередко их используют в своих программах клоуны и аниматоры.

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

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 мыльные пузыри больших размеров.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ

1.1. ЧТО ТАКОЕ МЫЛЬНЫЕ ПУЗЫРИ

Мыльный пузырь - тонкая плёнка мыльной воды, которая формирует сферу с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно недолговечны, существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Выдувание мыльных пузырей - любимое детское развлечение. И не только детей. Использование пузырей в развлекательных шоу - шоу мыльных пузырей - показывает, что и взрослым они тоже нравятся.

Мыльные пузыри настолько привлекательны своей красотой, радужными переливами, отражениями, удивительной легкостью и хрупкостью, что не только дети, но даже взрослые могут с улыбкой наблюдать за этим удивительным творением человека. Затейливая траектория их полета и удивительная красота, делают их забавной игрушкой, которая нравится любому ребенку, независимо от его возраста и пола. Это же так интересно и необычно - прозрачное чудо! А как получить большие, разноцветные мыльные пузыри своими руками? В этом заключается актуальность выбранной темы.

Тема исследования: «Тайны мыльных пузырей»

Цель исследования: создать мыльные пузыри в домашних условиях и провести исследования рецептов мыльных пузырей, выявить наиболее эффективное моющее средство из них.

Задачи:

• Проанализировать научную литературу по изучаемой теме.

• Исследовать свойства мыльных пузырей, полученных из разных растворов, а так же с использованием разных моющих средств.

• Узнать секреты мыльного пузыря.

• Сделать выводы.

Объект исследования: растворы для мыльных пузырей.

Предмет исследования: получение больших пузырей из разных растворов.

Методы исследования:

• Анализ научной литературы по данному исследованию.

• Наблюдение за мыльными пузырями из различных растворов.

• Эксперимент.

Гипотезы:

1. Предположим, что мыльные пузыри образуются из мыльного раствора.

2. Размеры и устойчивость мыльных пузырей зависит от состава жидкости для мыльных пузырей.

1.2 ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ МЫЛА И МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

День рождения мыльного пузыря и по сей день остаётся загадкой. Мыльные пузыри существуют очень давно. Его история насчитывает более 400 лет. За этим занятием проводили время и взрослые и дети, что засвидетельствовали многие художники разных времен.

С глубокой древности люди пытались улучшить смачивающие свойства воды. Пробовали разные средства: особые сорта глины, отвары из корней и плодов некоторых растений и многое другое. Но все это помогало плохо. Полезнейшим изобретением человечества стало мыло.

Мыла не существовало в природе, его не знали древние египтяне, древние греки гомеровских времен. Остатки первой мыловарни обнаружены при раскопках древнеримского города Помпеи, погибшего при извержении вулкана в первом веке нашей эры. А в России первая мыловарня появилась в пятнадцатом веке в Новгороде.

Что же касается мыльных пузырей, то история их почти такая же 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.

Jean-Siméon Chardin, Soap Bubbles, or Young Man Blowing Bubbles, ca. 1734

Marquise de Pompadour, Child Blowing Soap Bubbles, Etching, 1751

Pierre Mignard, Girl Blowing Soap Bubbles, 1674

Elizabeth Gardner-Bouguereau, 1871

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».

В самом начале мыльные пузыри продавались только в магазинах этой фирмы, а вскоре их можно было купить почти за бесценок у любого уличного торговца. И что самое удивительное, товар был настолько потребляем, что владельцы фирмы «Пирс Соап Компани» 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.

Пик популярности мыльных пузырей пришелся на 60-е годы 20-го века.

Мыльные пузыри больше всего любят дети. Это погружает их в мир грез, они всматриваются ввысь, наблюдая как они парят все выше и выше в небе.

Мыльные пузыри были не только детской забавой, но и объектом для размышлений философов о смысле жизни. Не просто красивым явлением природы, но и интересовали серьёзных учёных.

1.3 Тайна №1. ПРИРОДА МЫЛЬНОГО ПУЗЫРЯ

Мыльный пузырь - тонкая многослойная плёнка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде шара с переливчатой поверхностью. Плёнка пузыря трехслойная: состоит из тонкого слоя воды, заключённого между двумя слоями мыла (мыло + вода + мыло).

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.

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.

Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно.

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 поверхностно-активные вещества, например, мыло и глицерин. Распространенное 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. Прямыми измерениями было установлено, что поверхностное натяжение воды понижается в два с половиной раза: от 7·10^-2 до 3·10^-2 Дж/м².

Когда мыльная пленка растягивается, из её объёма на поверхность будут выходить оставшиеся молекулы мыла, достраивая частокол. 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. Когда же все молекулы поверхностно активного вещества выйдут из объёма плёнки, её дальнейшее растяжение приведёт к разрушению пузыря.

4. Тайна №2. ТЕОРИЯ РАЗРУШЕНИЯ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ.

Представим себе, что пленка по какой-нибудь причине в одном месте утончилась. Это поведет к тому, что здесь обнажится внутренний слой почти чистой воды. Поверхностное натяжение этого слоя больше. Вследствие большого поверхностного натяжения утончившееся место пленки потянет в свою сторону жидкость из других, более толстых частей. Этим будет вновь достигнута одинаковая толщина пленки на всем протяжении, и опасность разрыва пленки исчезнет.

Рассмотрим случай, когда пузырь случайно проколот. Пробоина, возникшая в том месте, где он проколот, будет иметь форму кругового цилиндра, боковая поверхность которого изогнута так, как это показано на рисунке.

Схема прокола мыльной пленки

По контуру расширяющегося отверстия формируется валик

Такую поверхность следует характеризовать двумя радиусами кривизны: r и h/2. Для пузыря будут смертельными те пробоины, у которых r > h/2, в остальных случаях пробоина будет залечиваться, схлопываться.

К сожалению процесс этот очень быстрый, поэтому человеческий глаз его зафиксировать не может, а вот специальная фотокамера, делающая 500 снимков за секунду вполне. Фотографу из Великобритании Ричарду Хиксу удалось получить очень красивые снимки этого процесса. Вот что у него получилось.

4. Тайна №3. ПОЧЕМУ МЫЛЬНЫЙ ПУЗЫРЬ ИМЕЕТ ФОРМУ СФЕРЫ?

Сферическая форма пузыря также получается за счет поверхностного натяжения. Силы натяжения формируют сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объеме.

Наличие сил поверхностного натяжения делает поверхность жидкости похожей на упругую растянутую пленку, с той только разницей, что упругие силы в пленке зависят от площади ее поверхности (то есть от того, как пленка деформирована), а силы поверхностного натяжения не зависят от площади поверхности жидкости.

Коэффициент поверхностного натяжения σ может быть определен как модуль силы поверхностного натяжения, действующей на единицу длины линии, ограничивающей поверхность.

Из-за действия сил поверхностного натяжения в каплях жидкости и внутри мыльных пузырей возникает избыточное давление Δp.

Если мысленно разрезать сферическую каплю радиуса R на две половинки, то каждая из них должна находиться в равновесии под действием сил поверхностного натяжения, приложенных к границе 2πR разреза, и сил избыточного давления, действующих на площадь πR² сечения.

Так как пленка мыльного пузыря имеет две поверхности, то избыточное давление внутри него в два раза больше:

Условие равновесия для мыльных пузырей записывается в виде:

σ4πR = ΔpπR²

С поверхностью жидкости связана свободная энергия

где σ - коэффициент поверхностного натяжения, S - полная площадь поверхности жидкости.

Так как свободная энергия изолированной системы стремится к минимуму, то жидкость (в отсутствие внешних полей) стремится принять форму, имеющую минимальную площадь поверхности. Наименьшую площадь поверхности при данном объеме имеет сфера, следовательно, силы натяжения формируют сферу.

Мыльные пузыри являются физической иллюстрацией проблемы минимальной поверхности, сложной математической задачи. Несмотря на то, что с 1884 года известно, что мыльный пузырь имеет минимальную площадь поверхности при заданном объеме, 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.

Сферическая 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. Геометрия мыльных пузырей до сих пор озадачивает математиков. С точки зрения физики, пузырь сферический лишь в том случае, если сила тяжести не вынуждает перемещаться жидкость в объёме плёнки пузыря, и, следовательно, не приводит к тому, что плёнка внизу оказывается толще, чем вверху, и форма искажается.

1.6 Тайна № 4. ОПТИКА МЫЛЬНОГО ПУЗЫРЯ

Физика XVIII века передала XIX веку по наследству противоречивые представления о природе света. К Ньютону восходили представления о «корпускулярном» свете - потоке гипотетических частиц - корпускул.К Гримальди, Гуку и Гюйгенсу восходили представления о волновой природе света.

В это время жил один из величайших физиков Томас Юнг, который своими исследованиями обосновал волновые представления о свете и, в частности, о природе явлений интерференции, о цветах тонких плёнок.

Французский физик Доменик Араго писал о Томасе Юнге: «Ценнейшее открытие доктора Юнга, которому суждено навеки обессмертить его имя, было ему внушено предметом, казалось бы, весьма ничтожным: теми самыми яркими и лёгкими пузырями мыльной пены, которые, едва вырвавшись из трубочки, становятся игрушкой самых незаметных движений воздуха».

Удивительно - пленка из бесцветной жидкости, раствора мыла в воде, освещенная белым светом, расцвечивается всеми цветами радуги. Это объясняется интерференцией волн отраженных от наружной и внутренней поверхности пленки. Ход лучей в тонких пленках изображен на рис.

Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Когерентных волны - волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз.

Мы выяснили, как появляется окраска мыльных пузырей, но почему же одни имеют радужную окраску, а другие - нет?

Сначала плёнка бесцветная, так как имеет приблизительно равную толщину. Затем раствор постепенно стекает вниз. Из-за разной толщины нижней утолщённой и верхней утончённой плёнки появляется радужная окраска.

Чтобы закончить рассказ об оптике мыльного пузыря, обязательно надо сказать о чёрных полосках и пятнах в его окраске. Пузырь лопнет именно в этом, наиболее тонком и слабом месте. Если толщина плёнки очень мала по сравнению с длиной волны, то лучи будут гасить друг друга. А это означает, что возникает чёрная окраска плёнки.

Итак, мыльные пузыри приобретают радужную окрасу благодаря явлению интерференции световых волн отраженных от наружной и внутренней поверхности пленки.

А насколько же тонка плёнка мыльного пузыря?

1. 7 Тайна № 5. ТОЛЩИНА ПЛЕНКИ МЫЛЬНОГО ПУЗЫРЯ.

Немногие знают, что плёнка мыльного пузыря представляет собой одну из самых тонких вещей, какие доступны невооружённому зрению.

«Тонкий, как волос», «тонкий, как папиросная бумага» - означают огромную толщину рядом с толщиной стенки мыльного пузыря, которая в 5000 раз тоньше волоса и папиросной бумаги.

Рисунок даёт наглядное представление об этих соотношениях.

Разрез стенки мыльного пузыря будет усматриваться в виде тонкой линии при увеличении в 40 000 раз, волос же будет иметь толщину свыше 2 м.

В настоящее время часто можно услышать: «Очередной кредитный союз в столице лопнул как мыльный пузырь». Словосочетанием «мыльный пузырь» характеризуют что-то недолговечное

1.8 Тайна № 6. ДОЛГАЯ ЖИЗНЬ МЫЛЬНОГО ПУЗЫРЯ.

Лопнул мыльный пузырь ненадежного зыбкого счастья,
Не сумев долететь к долгожданным седым облакам.

Зенкевич Александр

Миф о недолговечности мыльного пузыря развеял англичанин Джеймс Дьюар. Он законсервировал мыльный пузырь в герметичном сосуде с двойными стенками на срок более месяца.

Забава оказалась полезной: позднее дьюар-сосуд, названный в честь изобретателя, - нашёл 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 - пузыри хранились под колпаком по многу лет, и это, похоже, не рекорд. Для обеспечения длительного хранения необходимо соблюсти условия тонкого равновесия мыльной плёнки с окружающим и внутренним пространством, что оказалось далеко не простым делом. Поддержание формы мыльных пузырей требует основательных физических знаний и солидной экспериментальной подготовки.

Тайна № 7.СВОЙСТВА МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ НА МОРОЗЕ.

Пузырь при медленном охлаждении переохлаждается и замерзает примерно при -7°C. 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.

Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора незначительно увеличивается при охлаждении до 0°C, а при дальнейшем охлаждении ниже 0°C уменьшается и становится равным нулю в момент замерзания.

Сферическая пленка не будет сокращаться, несмотря на то, что воздух внутри пузыря сжимается. Теоретически диаметр пузыря должен уменьшаться в процессе охлаждения до 0°C, но на такую малую величину, что практически это изменение определить очень трудно.

Пленка оказывается не хрупкой, какой, казалось бы, должна быть тонкая корочка льда.

Если дать возможность мыльному закристаллизовавшемуся пузырю упасть на пол, он не разобьется, не превратится в звенящие осколки, как стеклянный шарик, каким украшают елку. На нем появятся вмятины, отдельные обломки закрутятся в трубочки. Пленка оказывается не хрупкой, она обнаруживает пластичность. Пластичность пленки оказывается следствием малости ее толщины.

При выдувании пузырей на сильном морозе -20°C ,-25°C сразу же в разных точках поверхности возникают мелкие кристаллики, которые быстро разрастаются и, наконец, сливаются в единую картину, по красоте, не уступающей морозным рисункам на окне.

Чтобы мыльные пузыри замерзли на снегу их нужно выдувать в слабо-морозную погоду. Для начала нужно проверить замерзает ли пузырь на морозе: выдув пузырь, подождать, чтобы он лопнул. Повторите еще пару раз, чтобы убедиться, что мыльные пузыри не замерзают на морозе. Понадобится еще снежинка - как только мы выдули мыльный пузырь - сбросаем на него снежинку и увидим, как она тут же соскользнет вниз пузыря. Именно тут начнется процесс кристаллизации, и пузырь уже скоро замерзнет.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ

2.1 Социологический опрос

Раствор для мыльных пузырей можно купить в магазине или приготовить самостоятельно.

Кто из нас в детстве не переводил флаконы шампуня и тонны мыла, чтобы попускать мыльные пузыри? У вас получалось? У нас не очень. 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. О них, а точнее о рецептах раствора, мы сейчас и поговорим. Итак, как сделать мыльные пузыри?

В начале своего исследования мы провели опрос среди учащихся школы, в котором приняли участие 19 человек.

Таблица 1. Вопросы анкеты

1. Нравится ли тебе пускать мыльные пузыри?

2. Поднимают ли тебе настроение мыльные пузыри?

3. Вы пробовали самостоятельно делать мыльные пузыри?

4. Какой раствор ты используешь для выдувания мыльных пузырей?

5. Хотели бы вы больше узнать о мыльных пузырях?

6. Как вы считаете, можно ли заморозить мыльный пузырь?

7. Как вы считаете, можно ли выдуть пузырь некруглой формы?

Результаты анкетирования представлены на диаграмме (Приложение1).

Как видно из результатов опроса мыльные пузыри - любимая забава для учащихся нашей школы, которая поднимает им настроение. Пузыри парят в воздухе, переливаясь всеми радужными красками, и всегда вызывают улыбку.

2.2 РЕЦЕПТЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

В Интернете, можно найти много рецептов мыльных пузырей, но какой из них лучше, понять очень сложно, что ж мы постарались самостоятельно исследовать 7 составов.

Состав №1: 20 гр. любого средства для мытья посуды,60 мл воды, 10 мл глицерина.

Состав №2: 100 г горячей дистиллированной воды, 50 г глицерина, 50 г моющего средства в порошке, 10 капель нашатырного спирта.

Состав №3: 50 мл обычного геля для душа, 50 мл воды, 1/2 чайной ложки сахара.

Состав №4: 2 столовых ложки мыльной стружки, 200 г горячей воды(лучше сделать это на огне). Дать постоять, добавить 1 чайной ложки сахара.

Состав№5: 20 мл детского шампуня без слез, 30 мл воды, 1 чайных ложки сахара, 1 капля пищевого красителя.

Состав 6: 1/4 чашки жидкости для мытья посуды, 1/4 чашки глицерина (из аптеки), 3/4 чашки воды, 1 столовая ложка сахара и желатина.

Состав 7: 20гр. мыла, 40 мл глицерина и 1 чайная ложка сиропа (сахар и желатин), разведённые в 100гр. воды.

2.3 ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ВЫДУВАНИЯ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

• Коктейльная трубочка или ручка, из которой вынуты стержень и сняты колпачки. Но из этих инструментов можно выдуть только маленькие пузыри.

• Чтобы пузыри были крупнее, можно сделать 4 надреза приблизительно по 3 см на одном из концов коктейльной трубочки. Теперь раскройте получившиеся надрезы в разные стороны, как лепестки у цветка.

• Можно использовать жесткую проволоку и на одном конце согнуть петлю диаметром около 4 см.

• Чтобы ваши пузыри были очень большими можно использовать воронку. С ее помощью можно выдуть пузырь до 30 см в диаметре.

2.4 ПРИГОТОВЛЕНИЕ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Этап 1. Подготовительный.

Для данного эксперимента понадобились следующие вещества:

Дистиллированная вода
Жидкость для мытья посуды
Детский шампунь

Гель для душа
Стиральный порошок

Детское и хозяйственное мыло

Глицерин
Нашатырный спирт
Пищевой краситель

Желатин
Сахар
Чайник (кипяток)

А также:
Стаканчики, всевозможные мерные ёмкости трубочка для выдувания

Этап 2. Приготовление 7 мыльных растворов.

Составы 7 рецептов мыльных пузырей полностью соблюдены, но при этом предварительно уменьшены их пропорции, согласно емкости стакана 300 мл.

Этап 3.Тестируем составы мыльных пузырей.

Таблица тестирования составов мыльных пузырей.

Согласно, экспериментам, победа присуждается мыльному составу № 7, а также практически делит с ним первое место раствор №5.
Все остальные составы показали не самые лучшие результаты.

2.5 МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для исследования растворов мы выбрали следующие тесты.

Тест «Матрешка». Выдуваем пузырь на плоскости. Получается полусфера. Помещаем палочку для выдувания внутрь полусферы и выдуваем еще один-два пузыря. Если «матрешка» держится, раствор крепкий.

Тест «Проткнуть». Выдуваем мыльный пузырь на горизонтальной плоскости, обмакиваем палец в мыльный раствор и протыкаем пузырь. Если пузырь не лопается, раствор крепкий.

Количество мелких: используя рамку маленького диаметра, выдували пузыри несколько раз, замечали количество полученных пузырей.

Количество крупных: используя воронку, отрезанную от пластиковой бутылки, выдували крупные пузыри и считали удачные попытки. Количество попыток было 10.

Цвет мыльного пузыря определяли визуально (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, бесцветный, радужный).

Плотность растворов определили с помощью ареометра .

Ареометр - прибор для измерения плотности жидкостей, принцип работы которого основан на Законе Архимеда.

Следы. Наблюдение следов мыльной пленки на поверхностях.

Выводы:

1) тест "Матрешка" выдержали все растворы, кроме 2-го

2) тест "Проткнуть" - все растворы

3) наибольшее количество мелких пузырей дают растворы 1 и 2

4) наиболее крепкие крупные мыльные пузыри получаются из растворов 4, 5, 7.

5) раствор 3, имеет наибольшую плотность, раствор 4 - наименьшую.

6) радужную окраску имеют пузыри из растворов 1-3, которые содержат моющее средство Fairy. Гель и шампунь не придают радужную окраску мыльным пузырям.

7) мыльные пузыри из растворов 2 и 4 оставляют на поверхности очень много следов. Мыльных следов на поверхности почти не оставляют мыльные пузыри из раствора 5.

Общие выводы: универсальным раствором является раствор 4, но мыльные пузыри бесцветны и оставляют большое количество мыльных следов.

Для выдувания мыльных пузырей небольшого объема наиболее подходящий раствор № 2, для выдувания крупных пузырей - раствор № 3.

2.6 Исследование полезных свойств различных порошков

Как уже было сказано, мыльная вода обладает значительно лучшими смачивающими свойствами, чем вода обыкновенная. Поэтому ее широко используют для стирки одежды и очистки окружающих нас предметов.

Ежедневно с экранов телевизоров нас уверяют в превосходстве того или иного моющего средства над всеми остальными. Мы решили провести исследование и выяснить:

- действительно ли свойства порошков влияют на качество стирки?

- какой из порошков является лучшим помощником хозяек?

Методика работы

Качества мыльного раствора определяются его коэффициентом поверхностного натяжения: чем меньше этот коэффициент, тем легче раствор удаляет загрязнения. Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора в свою очередь зависит непосредственно от свойств мыла или стирального порошка, из которого он приготовлен.

Мы исследовали эти свойства стиральных порошков при помощи мыльных пузырей. Зависимость коэффициента поверхностного натяжения от радиуса пузыря определяется формулами:

σ =F/L

σ =F/πD

Примем силу F за величину постоянную и равную числу k, таким образом, в результате исследования мы получим не абсолютное, а относительное значение коэффициента поверхностного натяжения мыльного раствора различных стиральных порошков, что не помешает нам сделать вывод о преимуществе одного моющего средства над другим.

В ходе работы мы приготовили несколько различных мыльных растворов с исследуемыми порошками и, проведя ряд опытов с мыльными пузырями, вычислила относительный коэффициент поверхностного натяжения для каждого из них.

Рецепт приготовления растворов, выбранный мною, был очень прост. Нам понадобились:

- вода, которую мы взяли за 1;

- порошок, количество которого я взяла, как 1/4 от количества воды;

- глицерин, которого мне понадобилось 1/3 от количества воды.

Выводы:

В ходе исследования выявлены необходимые условия для надувания больших и устойчивых мыльных пузырей:

1. вода должна быть мягкой, лучше подходит дистиллированная вода;

2. наилучшее мыло для растворов - хозяйственное;

3. в раствор желательно добавлять вещество, которое смягчает воду и замедляет процесс разрушения пузыря - глицерин или сахар с желатином.

В ходе работы были проверены рецепты мыльных пузырей и сделаны выводы:

• свойства мыльных пузырей зависят от состава мыльного раствора;

• для получения крупных устойчивых пузырей необходим раствор большой вязкости. Наибольшее влияние на качества пузырей оказывает мыло или другое моющее средство, из которого приготовлен раствор;

• среди исследованных стиральных порошков лучшим по своим моющим свойствам оказался «КАШЕМИР», синтетическое средство для мытья посуды «Fairy» , а так же пена для ванны.

• Нецелесообразно использовать шампуни.

Заключение

Наша гипотеза об образовании мыльных пузырей из мыльного раствора оказалась верной: 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, немного сахара, желатина и пищевого красителя.

Вода для раствора должна быть мягкая или, еще лучше, дистиллированная. Тяжёлая вода из-за минерального содержания будет причиной хрупких пузырей, которые не будут жить долго.

Получение мыльного раствора для пускания мыльных пузырей в домашних условиях - вполне осуществимое и интереснейшее занятие.

Использованная литература

1. Блинов Л. Молекулы-русалки "Наука и жизнь", №4,1989

2. Гегузин Я.Е. Пузыри. - М.: Наука, 1985

3. Гигантские мыльные пузыри. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДУВАНИЯ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ патент РФ № 2139119

4. «Забавная физика», Л. Гольперштейн, Москва, Дрофа, 1996г.

5. «Занимательная физика», Я.И. Перельман, Москва, Наука, 1982г.

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

7. "Известия науки", портал inauka.ru ,редакция газеты "Известия",

2002

8. Мыльный пузырь - wikipedia.ru.

9. Пузыри на морозе. "Наука и жизнь", №2,1982.

10. «Физика. Профильный уровень. 10 класс», В.А. Касьянов, Москва, Дрофа, 2005г.

11. «Физический справочник школьника», Москва, Компания ТКО АСТ, 1995г.

12. Энциклопедия для детей. [Т.16]. Физика. Ч. 1,2. - М.: Мир энциклопедий Аванта +, 2007.

13. Энциклопедический словарь юного физика. Сост. В.А. Чуянов. - М.: Педагогика, 1984.

Интернет - ресурсы:

1. top.list.ru. Мыльные плёнки и пузыри. Физика - это просто. Физика в игрушках. От теории к практике.

2. americaru.com/#. Теория мыльных пузырей.

3. nevcos.ru/fl.html. Секрет раствора мыльных пузырей.

4. demonstrator.narod.ru/experiments/bubble.html

5. jtan.com/antibubble/;eskimo.com/~billb/amateur/antibub/antibub1.html

6. demonstrator.narod.ru/experiments/bubble.html

7. afizika.ru/skorost

Приложение № 1.

Результаты социологического опроса.

Диаграмма 1

Нравится ли тебе пускать мыльные пузыри?

Диаграмма 2

Поднимают ли тебе настроение мыльные пузыри?

Диаграмма 3

Вы пробовали самостоятельно делать мыльные пузыри?

Диаграмма 4

Какой раствор ты используешь для выдувания мыльных пузырей?

Диаграмма 5

Хотели бы вы больше узнать о мыльных пузырях?

Диаграмма 6

Как вы считаете, можно ли заморозить мыльный пузырь?

Диаграмма 7

Как вы считаете, можно ли выдуть пузырь некруглой формы?

Приложение 2.

Результаты наблюдений за мыльными пузырями

Размеры пузырей и вид моющего средства

Гель для душа «Sсhauma»

Пузыри получаются небольших размеров, быстро лопаются

Пена для ванны

Мыльные пузыри выдуваются хорошо, очень большие

Шампунь «Sсhauma»

Пузыри получаются непрочными и маленькими

Моющее средство для мытья посуды «Капля Sorti»

Мыльные пузыри выдуваются хорошо, маленькие

Моющее средство для мытья посуды «Fairy»

Мыльные пузыри выдуваются хорошо, средних размеров

Жидкое мыло «Абсолют»

Пузыри получаются непрочными и маленькими

Мы попытались измерить диаметры выдуваемых пузырей и произвели следующие вычисления:

Название порошка

Диаметр пузырей, см

Среднее значение, см

Коэффициент поверхностного натяжения

Sorti

12

11.4

σ =F/πD

F=k

σ =k/(3.14×11.4)

σ =0.0279k

11.5

10

10.8

12.6

Приложение 3

Сводная таблица полученных значений коэффициента поверхностного натяжения порошков

Произведя аналогичные вычисления для всех остальных порошков, мы получили следующие результаты:

Название порошка

Средний диаметр, см

Коэффициент поверхностного натяжения

Кашемир

14

σ =0,0227k

Dreft

13.6

σ =0,0234k

Dosia, Ariel, Ariel Color

12.5

σ =0,0255k

Losk, Дени

12

σ =0,0265k

Бос+

11.7

σ =0,0272k

Sorti

11.4

σ =0,0279k

Пемос

10.8

σ =0,0295k

Persil,Миф

10

σ =0,0318k

Tide

9.6

σ =0,0332k

где k - постоянная величина.

Выводы.

В результате проделанной работы мы пришли к следующим выводам:

• свойства мыльных пузырей зависят от состава мыльного раствора;

• наибольшее влияние на качества пузырей оказывает мыло или другое моющее средство, из которого приготовлен раствор;

• среди исследованных стиральных порошков лучшим по своим моющим свойствам оказался «КАШЕМИР».

Приложение № 4

«Мыльные» опыты

Пузырь в пузыре.

Из воронки выдуваем большой мыльный пузырь. Затем совершенно погружаем соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее, который берем в рот, остался сухим, и просовываем ее осторожно через стенку первого пузыря до центра; медленно вытягиваем затем соломинку обратно, не доводя ее до края, выдуваем второй пузырь, заключенный в первом.

Вывод: Проделанный опыт показывает, что благодаря действующим силам поверхностного натяжения, придающим пузырю значительную прочность, в него можно поместить еще несколько пузырей.

Пузыри вокруг предметов.

В тарелку наливаем мыльного раствора настолько, чтобы дно тарелки было покрыто слоем в 2 - 3 миллиметра вышины; в середину кладем смешную фигурку и накрываем воронкой. Затем, медленно поднимая воронку, дуем в ее узкую трубочку - образуется мыльный пузырь; когда этот пузырь достигнет достаточных размеров, наклоняем воронку, высвобождая из-под нее пузырь. Фигурка оказывается лежащей под прозрачным полукруглым колпаком из мыльной пленки, переливающейся всеми цветами радуги.

Вывод: Данный опыт показывает, что мыльная пленка пузыря достаточно прочна и эластична, чтобы в него можно было поместить небольшой предмет, смоченный мыльным раствором.

Пузыри на предметах

Нос в другой фигурке увенчаем мыльным пузырем. Для этого предварительно капнем на нос немного раствора, а затем и посадим на это место мыльный пузырь.

Вывод: Данный опыт опровергает распространенное убеждение о «неприкосновенности» пузыря. Для того, чтобы посадить пузырь на предмет достаточно просто смочить его мыльным раствором, тем самым, сгладив шероховатости поверхности предмета.

Пузыри на подставке

Скрутим из проволоки подставку для пузырей - кольцо на трех ножках. Диаметр кольца примерно 7 сантиметров. Окунем кольцо в мыльный раствор и опустим на него пузырь. Теперь трубочку можно убрать. Пузырь долго будет сидеть на подставке, при этом не лопаясь.

Вывод: Проделанный опыт опровергает распространенное убеждение о недолго-вечности мыльного пузыря. Поместив его на самодельную подставку, можно в течение нескольких минут любоваться его радужной красотой.

Пузыри необычной формы.

Сделаем второе кольцо такого же диаметра с ручкой вроде ракетки. Его смочим мыльным раствором и опустим на пузырь, сидящий на подставке. Пузырь прилипнет к кольцу. Теперь поднимем верхнее кольцо.

Мыльный шар вытянется в цилиндр. Сдвинем кольцо в сторону - цилиндр потянется за ним и скосится. Опустим верхнее кольцо в прежнее положение - цилиндр снова станет шаром.

Для изготовления колец лучше брать проволоку, обмотанную шелковой или хлопчатобумажной пряжей, а то и ржавую железную. Важно чтобы проволока не была слишком скользкой, иначе пузырь от нее отстанет.

Вывод: Данный опыт служит доказательством необыкновенной эластичности мыльной пленки, что позволяет изменять привычную форму пузыря, а затем снова превращать его в шар.

Мыльные цветы.

Возьмем лист алюминиевой фольги, в который был завернут плавленый сырок или шоколад. Хорошенько разгладим его ногтем на столе. Приложим к середине листа пробку (можно полиэтиленовую) и очертим ее карандашом, а вокруг этого кружка осторожно нарисуем и вырежем шесть лепестков. Диаметр розетки 8-10 сантиметров.

Поставим пробку посреди блюдца, а розетку смочим в мыльном растворе и положим сверху. Лепестки упадут, обвиснут. Кажется, наш цветок увял, не успев расцвести.

Теперь выдуем пузырь и поднесем его к центру розетки. Лепестки пристанут к пузырю и поднимутся, натянутые упругой мыльной пленкой. Если продолжать надувать пузырь, цветок будет раскрываться все шире и шире!

Вывод: Этот опыт иллюстрирует многие из необыкновенных свойств мыльных пузырей: прочность, эластичность и красоту, позволяющую создать с помощью пузыря необычный цветок.