Изучение факторов влияющих на размеры и прочность мыльных пузырей
В повседневной жизни мыльные пузыри пользуются худой славой; по крайней мере, в разговоре мы вспоминаем о них для не особенно лестных уподоблений (Надулся как мыльный пузырь). Совсем иначе смотрит на них физик. «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».
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 умение выдувать большие и красивые пузыри — своего рода искусство, требующее упражнения.
Действительно, волшебные переливы красок на поверхности тончайших мыльных пленок дают физику возможность измерить длину световых волн. Исследование натяжения этих нежных пленок помогает изучать законы действия сил сцепления между частицами, при отсутствии которых в мире не существовало бы ничего, кроме тончайшей пыли.
Но стоит ли заниматься таким пустым делом, как выдувание мыльных пузырей?
Для ответа на этот вопрос мною было проведено социологическое исследование. Учащимся 4, 5, 6 классов (общей численностью 56 человек) предлагалось ответить на четыре вопроса:
1. Нравится ли вам выдувать мыльные пузыри?
А) да; Б) нет.
2. Где вы берёте раствор?
А) покупаю; Б) готовлю по своему рецепту:
3. Какой наибольший диаметр мыльного пузыря вам удалось получить? А) 5 см; Б) 10 см; В) 15 см; Г) 20 см.
4. Можно ли сохранить мыльный пузырь долгое время? А) да; Б) нет.
Результаты исследования оказались следующими:
вопрос 1 вопрос 2 вопрос 3 вопрос 4
да нет покупаю готовлю
Плотность (кг/ м3) 1056 1043 1006
Вывод: дистиллированная вода увеличивает плотность раствора, а введённый в этот же раствор глицерин значительно её уменьшает.
1) Следующим этапом исследования было определение коэффициента поверхностного натяжения раствора, где я использовала динамометр с ценой деления 0, 5 мН.
Применив формулу для расчёта коэффициента поверхностного натяжения жидкости
δ=F/2l определила его значение для тех же самых растворов
Раствор А Б В
Коэффициент натяжения (Н/м) 0,036 0,032 0,029
Вывод: с уменьшением коэффициента поверхностного натяжения уменьшается прочность пузырей.
2) Третьим этапом эксперимента было измерение времени существования тонких плёнок.
На поверхность стола выдувались полусферы мыльных пузырей одинаковых размеров из разных растворов. Проведя пятикратное измерение, рассчитала среднее значение времени существования плёнок
Раствор А Б В
Время (с) 57,2 50,4 158,6
Вывод: глицерин, введённый в раствор, значительно увеличивает время существования плёнок благодаря тому, что уменьшает скорость испарения жидкости и препятствует её стеканию под действием силы тяжести.
3) Измерение размеров мыльных пузырей.
С помощью тонкой стеклянной трубки выдувались полусферы пузырей до максимального размера (пока не лопнут) и по следу оставленному ими, с помощью линейки, измерялся их диаметр.
Раствор А Б В
Диаметр (см. ) 13,5 12 21,3
Вывод: глицерин значительно улучшает эластичность тонких плёнок.
Выводы:
- дистиллированная вода увеличивает плотность раствора, а введённый в этот же раствор глицерин значительно её уменьшает.
- глицерин, введённый в раствор, улучшает эластичность, но уменьшает прочность.
Комментарии