Тайны мыльных пузырей

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ЗАПАДНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ГОРОДА МОСКВЫ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 000

Тайны мыльных пузырей

Проектная работа с элементами исследования

Авторы:

Култышкин Владимир,

ученик 4 «Б» класса,

Култышкина Екатерина,

ученица 6 «А» класса.

Руководитель проекта:

Москва, 2013

Цель проекта: изучить некоторые законы физики на примере опытов с мыльными пузырями. Задачи: ·  найти значимость мыльных пузырей в мире науки ·  провести опыты на выявление: плотности воздуха поверхностного натяжения интерференции света кристаллизации Объект исследования: мыльные пузыри. Гипотеза исследования: физика может быть не только полезной, но и очень увлекательной и интересной. Актуальность исследования: привлечь интерес учащихся к изучению физики. Методы исследования: опыты с мыльными пузырями.

Аннотация к презентации

В настоящее время трудно точно сказать, когда люди впервые обратили своё внимание на поведение в природе мыльных пузырей, а также неизвестна дата появления первого интереса ученых к изучению физических процессов связанных с ними. Однако ещё во время раскопок древнего города Помпеи археологи обратили своё внимание на изображения на фресках древних жителей этого города надувающих мыльные пузыри.

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”.
Действительно, волшебные переливы красок на поверхности тончайших мыльных пленок дают физику возможность измерить длину световых волн, а исследование натяжения этих нежных пленок помогает изучать законы действия сил между частицами, — тех сил сцепления, при отсутствии которых в мире не существовало бы ничего, кроме тончайшей пыли.

Ученые физики проводили многочисленные опыты, изучая поведение мыльных пузырей в различных условиях. Так, например, при замораживании мыльного пузыря было сделано множество полезных наблюдений, на основе которых сейчас широко применяется технология заморозки клеток, органов для пересадки и целых живых организмов.

Существовавший долгое время миф о недолговечности жизни мыльного пузыря, впервые опроверг английский исследователь Джеймс Дьюар. Он проводил опыты по консервации мыльного пузыря в изобретенном им сосуде с двойными стенками и добился времени хранения более месяца. Позже это изобретение легло в основу колб для термосов, емкостей для перевозки жидких газов и многих других полезных приспособлений.

Но какой бы продолжительной не была жизнь мыльного пузыря, рано или поздно он все равно лопается. Ученые подсчитали, что лопается мыльный пузырь за одну тысячную долю секунды, потому для того, чтоб увидеть это чудо им понадобилась специальная камера. На замедленной пленке было видно, что как только целостность мыльного пузыря нарушалась, его оболочка постепенно начинала разрушаться с места повреждения и далее по всей окружности.

А вот создание гигантских мыльных пузырей, даже стало своего рода соревнованием. В знаменитой книге рекордов Гиннеса целый раздел посвящен подобным достижениям.

Немногие, вероятно, знают, что пленка мыльного пузыря представляет собой одну из самых тонких вещей, какие доступны невооруженному зрению. При увеличении в 200 раз человеческий волос имеет толщину около сантиметра, разрез же мыльной пленки даже в таком увеличении еще недоступен зрению. Требуется увеличение еще в 200 раз, чтобы разрез стенки мыльного пузыря усматривался в виде тонкой линии; волос же при таком увеличении (в 40000 раз!) будет иметь свыше 2 м в толщину.

Задумывались ли вы, почему выдутые пузыри некоторое время поднимаются, а затем начинают опускаться. Это происходит от того, что воздух, вдуваемый человеком в мыльный пузырь, теплый, и его плотность меньше плотности окружающего воздуха. Поэтому мыльный пузырь, сначала поднимается. Через некоторое время воздух в пузыре охладиться, его плотность станет больше, и пузырь начнет снижаться.

Если внимательно понаблюдать за поведением пузыря, то можно заметить, что какую бы форму не имел пузырь с самого начала, он всегда стремится к тому, чтоб стать сферой. Обуславливается она действием на него сил поверхностного натяжения. Они стягивают мембрану к форме с наименьшей площадью поверхности.

А если вы все-таки захотите получить цилиндр из мыльного пузыря, то вам понадобятся два проволочных кольца. Для этого на нижнее кольцо спускают обыкновенный шарообразный пузырь, затем сверху к пузырю прикладывают смоченное второе кольцо и, поднимая его вверх, растягивают пузырь, пока он не сделается цилиндрическим.

Любопытно, что если вы поднимете верхнее кольцо на высоту большую, чем длина окружности кольца, то цилиндр в одной половине сузится, в другой расширится и затем распадется на два пузыря.

Пузыри могут взаимодействовать между собой. Иногда, соприкасаясь, они образуют двойные пузыри. Если исходные пузырьки имели одинаковый размер, то их общая стенка будет плоской, если же нет, то стенка будет иметь сферическую форму. Это убеждает нас - давление в пузыре маленького объема больше, чем в пузыре большого объема.

А теперь выдуйте мыльный пузырь. Соломинкой выдуваем внутри небольшой пузырик, и он опустится на внутреннюю стенку пузыря, но не соединится с ней. Если теперь слегка наклонить большой шар, то маленький - будет катиться внутри него очень легко, т. к. не прикасается к большому пузырю, между пленками всегда есть прослойка воздуха.

Еще одна тайна мыльного пузыря заключается в разнообразии его красок. Он переливается всеми цветами радуги. Изучить это явление стало возможным только после того, как было открыто явление интерференции. Многообразие красок мыльного пузыря обуславливается тем, что мыльная пленка работает как призма, которая преломляет свет. В одних местах она толще, а в других тоньше, углы преломления соответственно разные вследствие чего и получается игра красок.

Пленка мыльного пузыря все время находится в натяжении и давит на заключенный в ней воздух. В этом можно убедиться, направив воронку к пламени свечи, пламя заметно уклонится в сторону.

Попробуйте взять очковую оправу без стекол и опустить ее в мыльный раствор - оправа затянется двумя плоскими пленками. Если надеть такие очки, то окружающие предметы будут казаться без искажения: ни увеличения, ни уменьшения.

А теперь вместо пленки посадите по мыльному пузырю. Вы получите очки с двояковыпуклыми мыльными линзами. Но, посмотрите сквозь них, опять никакого увеличения! Как так, ведь линзы выпуклые? Все просто: мыльные «линзы» - воздушные, и проходя сквозь них, световые лучи практически не преломляются.

Интересно наблюдать за пузырем, когда он из теплого помещения попадает в холодное: он уменьшается в объеме и, наоборот, раздувается, попадая из холодной комнаты в теплую комнату. Причина кроется в сжатии и расширении воздуха, заключенного внутри пузыря.

Еще одним довольно таки интересным фактом является то, что мыльный пузырь можно заморозить. И при этом он, вопреки ожиданиям, не разобьется, опустившись на землю, а станет эластичным, и если на него слегка надавить, то на нем появятся вмятины – видимые следы деформации.

Замерзает мыльный пузырь при температуре около -7 0С. Для того чтоб заморозить мыльное чудо достаточно положить на него снежинку, и вы увидите процесс кристаллизации. Прямо у вас на глазах пузырь превратится в ледышку. Для этой цели можно также осторожно опустить пузырь на снег.

Несомненно, мыльные красавцы хранят еще много секретов, над которыми придется поломать голову не одному изобретателю, а пока они радуют и взрослых и детей, даря особую радость и веселье.

Заключение

В ходе работы была выявлена значимость мыльных пузырей в мире науке. Были проведены опыты с мыльными пузырями на выявление некоторых законов физики. Мы доказали, что физика не только полезная наука, но и очень интересная и веселая. А также мы привлекли к ней интерес учащихся, которые мы уверены, захотят повторить наши интересные опыты самостоятельно.

Используемая литература:

«Мыльные пузыри»

Энциклопедия для детей, т.16.Физика.

Большая книга экспериментов для школьников.

Занимательные опыты и эксперименты.

Журнал «Наука и жизнь», №2, 1982.

Интернет- сайты