"Мыльные пузыри"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ БЕЛОЯРСКОГО РАЙОНА

«ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ СРЕДНЯЯ (ПОЛНАЯ) ШКОЛА № 1»

г. Белоярский

Проект в номинации № 11  «Первые шаги»

Тема проекта:

«Мыльные пузыри»

Автор проекта:

Кузяева-Най Дарья

Класс  1 – а

Научный руководитель проекта:

Архипова Светлана Анатольевна

Место работы

МОСШ № 1

Должность

учитель начальных классов

Белоярский

 2012 год

Оглавление

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

Теоретическая часть…………………………………………………………………………….5

Из истории мыльных пузырей…………..…………………………………………………..….5

Почему мыльный пузырь круглый..…………….…………………………………………..….6

Практическая часть………………………………………………………………………………8

Растворы для мыльных пузырей ..….……………………………………………………….….8

Результаты исследований…….……….………………………………………………………...8

Чудеса мыльной пленки……………….………………………………………………………...9

Опыт 1…………………………………………………………………………………………….9

Опыт 2…………………………………………………………………………………………...10

Опыт 3…………………………………………………………………………………………   10

Опыт 4…………………………………………………………………………………………...10

Выводы………………………………….………………………………………………………12

Список литературы………………………..……………………………………………………13

Введение

Я очень люблю пускать мыльные пузыри. Мне нравится любоваться их круглой формой и переливающейся разными красками поверхностью. В деревне у бабушки я выдувала пузыри из соломинки и наблюдала, как круглые радужные шарики летят с крыльца. Мне всегда хотелось, чтобы у меня получился пузырь не похожий на шар, чтобы форма его напоминала форму куба или голову какого-нибудь животного. Но, к сожалению, мыльные пузыри у меня получались всегда только круглые.

Почему же мыльные пузыри имеют круглую форму, как шарики? Быть может, если использовать для надувания пузыря проволочный каркас в форме куба или треугольника, получится пузырь другой формы? Рассмотрим проблему получения круглых мыльных пузырей.

Итак, объект моего исследования: мыльные пузыри.

Предмет исследования: форма и состав мыльных пузырей.

Я выдвинула следующую гипотезу: используя проволочные каркасы разных геометрических форм, можно приготовить мыльные пузыри некруглой формы.

Цель моего исследования: выявить свойства и форму мыльных пузырей. Поставленную цель я достигну, решая задачи:

1. собрать информацию о приготовлении, свойствах и форме мыльных пузырей;
2. приготовить раствор мыльных пузырей в домашних условиях;
3. изготовить мыльные пузыри;
4. проанализировать теоретические и практические результаты получения мыльных пузырей, их свойств и формы.

Этапы исследования:

1. изготовить проволочные каркасы разной геометрической формы;
2. приготовить раствор для мыльных пузырей и купить готовый раствор в магазине для сравнения;
3. попытаться выдуть геометрические пузыри разной формы;
4. собрать информацию о форме и свойствах мыльных пузырей (спросить у родителей, прочитать в книге, найти в Интернете);
5. определить какой раствор для приготовления пузырей самый лучший;
6. сравнить теоретический и практический результат изготовления мыльных пузырей;
7. разработать рекомендации по приготовлению мыльных пузырей в домашних условиях.

Методы и приемы: наблюдение, эксперимент, анализ.

Теоретическая часть.

Из истории мыльных пузырей

Рис.1

Пузыри как феномен природы существовали всегда, но они не могли возникнуть раньше мыла. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, что обыкновенное мыло - это одно из самых древних изобретений человечества? Люди еще не придумали ни ложек, ни вилок, им не были известны ни пуговицы, ни часы, ни оконные стекла, а мыло уже существовало. 

И этому открытию никак не меньше 5 тысяч лет. А вот вопрос о том, кому стоит отдать пальму первенства изобретателя, как всегда, спорный. Рецепты получения этого первого в истории моющего средства находили археологи в древних египетских папирусах. А знаменитый римский ученый и историк Плиний Старший, живший в I веке н.э., в своей "Естественной истории" утверждал, что изобретению мыла мы обязаны ни кому иному, как врагам Рима - варварам (галлам и древним германцам). Кто же из перечисленных народов настоящий автор мыла, сказать трудно... 

Самая известная теория, объясняющая появление мыла, довольно убедительно доказывает, что это средство возникло случайно, как и большинство изобретений древности. Дело в том, что представители древних племен в торжественных случаях умащивали себя жиром, а в скорбные минуты посыпали головы пеплом. Скорее всего, наблюдательные предки в один прекрасный день заметили, что после дождичка их выпачканные жиром и золой волосы становятся вдруг мягкими и шелковистыми. Им, разумеется, это понравилось.

Рис.2

Существует легенда о появлении первого мыльного пузыря: в один прекрасный день, когда наконец-то создали мыло король, ничуть не шутя, приказал всем вымыться мылом под страхом смертной казни. И все в этот день намылили мочалки. Только один старый сапожник по имени Пумпатус сидел, спрятавшись, в своей сапожной будке. Больше всего на свете Пумпатус не любил мыть шею. За окном послышались шаги. Два огромных стражника взяли Пумпатуса подмышки и через пять минут уже подвели его к городской тюрьме. В комнате, где заперли Пумпатуса, была ванна с мыльной пеной  и много полотенец. «Согласен?» - спросили два огромных стражника. «Ни за что!» - отвечал Пумпатус. И его оставили, чтобы он в последний раз выкурил свою трубку. Пумпатус затянулся и вдруг увидел, что  из трубки вылетел прекрасный прозрачный шар. Шар вылетел в окно и засиял на Солнце: в нём прыгали маленькие радуги. За первым шаром вылетел второй... Пумпатус во все глаза смотрел на происходящее чудо. Прохожие внизу тоже задрали головы, чтобы посмотреть на это. Вскоре собралась толпа, и начался переполох. О том, что Пумпатуса  должны были казнить, все, конечно, и думать забыли. Профессор, которого пригласили во всём разобраться, осмотрел трубку Пумпатуса. «В трубку попала мыльная пена. Вот в чём дело», - объявил  профессор толпе под окном.  Пумпатуса, конечно, не казнили, а после этого мыльные пузыри стали популярны не только в одном маленьком королевстве, но и в целом мире!

Почему мыльный пузырь круглый

Рис.3

Все мы восхищаемся пузырями, особенно мыльными — их идеально круглой формой и переливающейся разными красками поверхностью. 

Вместе с мамой мы взяли в библиотеке книгу «Простые опыты по физике»,  изучили статьи о мыльных пузырях в Интернете. Я узнала, что проблемой мыльных пузырей интересовался английский физик Бойз. Он написал книгу «Мыльные пузыри». Бойз писал, что существует сила поверхностного натяжения, которая не дает лопнуть мыльному пузырю. Я опускала трубочку в мыльный раствор, а затем доставала ее оттуда и дула, и из трубочки выпячивался пузырь. Оказывается, мыльная пленка растягивается наподобие эластичной оболочки. Если подуть еще в трубочку, мыльная пленка сомкнётся вокруг воздуха, и пузырь отправится в самостоятельное путешествие, переливаясь всеми цветами радуги. Я узнала, что оболочка мыльного пузыря имеет эластичные свойства, поэтому воздух внутри пузыря находится под давлением, как воздух внутри футбольного мяча. Но почему же, все-таки, пузырь круглый? Ответ заключается в том, что силы поверхностного натяжения стремятся придать мыльному пузырю самую удобную форму, а это шар (а не куб, например). При шарообразной форме воздух внутри пузыря давит на его внутренние стенки (пока пузырь не лопнет).

Тот пузырь, который свободно парит в воздухе, имеет форму шара. Что заставляет мыльный пузырь принимать такую форму? Причина этому – силы поверхностного натяжения жидкости. Они возникают между частицами воды. Частицы воды или другой жидкости притягиваясь друг к другу, стремятся сблизиться. Каждая частица на поверхности притягивается остальными частицами, находящимися внутри жидкости, и поэтому устремляются друг к другу. Так как частицы жидкости могут свободно перескакивать из одного положения в другое, то она принимает такую форму, при которой число частиц на поверхности минимально. А минимальную площадь поверхности при данном объеме имеет шар.

Для приготовления мыльных пузырей разной геометрической формы мы с папой сделали из медной проволоки каркасы в виде спирали, куба и треугольника. Я обмакивала каждый каркас в мыльный раствор и старалась выдуть из него пузырь. Но мыльные пузыри почему-то не вылетали. Проволочная заготовка обволакивалась красивой радужной пленкой, но круглый пузырь не хотел вылетать. Я подула сильнее, мыльный пузырь вылетел из треугольного каркаса. Пузырь получился опять круглой формы.

Практическая часть

Растворы для мыльных пузырей

Для исследования я взяла несколько известных рецептов для приготовления растворов:

Рецепт №1: 300 г воды, 300 г шампуни, 2 чайной ложки сахара.

 Рецепт №2: 600 г горячей дистиллированной воды, 300 г глицерина, 200 г моющего средства в порошке, 20 капель нашатырного спирта.

Рецепт №3: 4 столовых ложки мыльной стружки,  400 г горячей воды. Дать постоять неделю, добавить 2 чайной ложки сахара.

Рецепт №4: 600 г воды, 200 г жидкого моющего средства для посуды, 100 г глицерина.

Рецепт №5: 100 г тёплой дистиллированной или прокипяченной воды, 2 г тонко наструганного «Детского» мыла,10 г глицерина. После охлаждения добавить концентрированный раствор аммиака, чтобы жидкость станет прозрачной.

Из источников я узнала секреты производства мыльных пузырей:

1. Вода должна быть мягкой. Самый простой способ смягчить воду – хорошенько прокипятить её и дать отстояться. Для приготовления раствора лучше брать тёплую воду, в ней быстрее растворяется моющее средство.
2. Если в качестве моющего средства используется мыло, то лучше брать хозяйственное отечественного производства.
3. Пузырь живет, пока он влажный. Для того чтобы мыльная пленка как можно дольше не высыхала, в раствор добавляют глицерин. Глицерин можно заменить водным раствором сахара с желатином.
4. Лучше выдувать пузыри в прохладном месте.
5. Поверхность инструментов, из которых выдуваются пузыри должна быть шероховатой, для уменьшения скольжения по нему мыльного раствора.

Результаты исследований

1. Зависимость размеров мыльных пузырей от раствора:

2. Зависимость размеров пузырей в рецепте №1 от вида моющего средства.

3. Зависимость размеров мыльных пузырей в рецепте №1 от добавки:

Чудеса мыльной пленки

Опыт 1

Рис.4

Сделаем из проволоки прямоугольную рамку. Опустим её в раствор и вынем. В рамке натянется мыльная пленка. Привяжем к противоположным сторонам рамки нить, не натягивая её. Нить свободно будет лежать на мыльной плёнке. Дотронемся теперь кусочком салфетки до нижней части, она лопнет, а верхняя мгновенно натянет поперечную нитку кверху, полукругом.

Опыт 2

Рис.5                                                                          Рис.6

В предыдущем опыте на мыльную плёнку положим петельку, связанную из шелковой нити.  Петелька расположится на плёнке неправильной фигурой. Но если мы прорвем плёнку в середине этой фигуры, мыльная плёнка между ниткой и проволокой тут же растянет нашу петельку, и петелька примет форму окружности.

Опыт 3

  Рис.7    

Для этого опыта потребуется каркас из металлической проволоки. Каркас сделаем прямоугольной формы. Обмокнём каркас в мыльный раствор. На нём образуется плёнка, которую необходимо выдувать. Мыльный пузырь приобрёл  форму туннеля с округлыми краями.   

Опыт 4

Рис. 8

Для этого опыта нужно выдуть большой пузырь и посадить его на край стакана, смазав предварительно край глицерином. Позади пузыря зажжем свечу. Наш пузырь заиграет чудесными переливами красок, а мы будем их наблюдать. Свечу поставим в 80 см от пузыря; а с другой стороны, в 10 см от него, поставим рамку, обтянутую тонкой бумагой или, калькой. Тотчас же наш шар вырисуется на экране, а через несколько мгновений на экране станут отчетливо видны цветные круги - "ньютоновы кольца". Кольца разного цвета будут перемещаться сверху вниз. Один цвет будет сменять другой, но в этом не будет никакой случайности: смена цветов происходит в определенном, строгом порядке.

Выводы

1. Прочные, долговечные и крупные пузыри получаются, если уменьшить испарение с поверхности. Этого можно добиться, во-первых, добавляя в раствор глицерин, во-вторых, охлаждая раствор, и, в-третьих, пуская пузыри в прохладном помещении с повышенной влажностью.
2. Наилучшими рецептами для получения красивых, больших и устойчивых пузырей являются рецепты №1 и №4.
3. Для получения красивых пузырей в растворе использовали синтетические моющие средства.
4. Размеры получаемых пузырей зависят от качества моющего средства и от его вида. Наилучшие результаты даёт жидкое мыло.
5. При замене в рецепте №1 глицерина на желатин+сахар существенных отличий не отмечено.

Список литературы

1. Гегузин Я.Е. Пузыри. – М.: Наука, 1985
2. Журнал «Наука и жизнь», №2, 1982; №1, 2002 г.
3. Лущекина О.Б. «Шоу мыльных пузырей, или куда может завести работа над проектом», газета «Физика», №22, 2004
4. Сикорук Л. Л. Физика для малышей
5. Энциклопедия для детей.[Т.16]. Физика. Ч. 1,2. – М.: Мир энциклопедий Аванта+, 2007
6. Энциклопедический словарь юного физика. Сост. В.А. Чуянов. – М.: Педагогика, 1984
7. http://igrushka.kz/vip58/puzir.php - Мыльные пленки и пузыри
8. http://www.nevcos.ru/fl.html - Секреты производства мыльных пузырей.
9. http://img1.liveinternet.ru/images/attach/c/2/74/752/74752747_large_life_in_the_bubble_by_sinanTR.jpg - картинки мыльных пузырей.