Учебно-исследовательская работа "Мыльные забавы"

Мыльные забавы

Аннотация.

    Выдувание  мыльных  пузырей – увлекательное занятие не только для детей, но и взрослых. Оно не обошло стороной ни художников, ни поэтов, ни ученых. Листая книгу «Занимательные опыты и эксперименты», я обратила особое внимание на опыты с мыльными пузырями. Мне захотелось некоторые из них провести.   Поэтому перед собой я поставила цель: узнать

1.Почему пузыри в свободном состоянии  имеют шарообразную форму?

2.Возможна ли другая форма мыльных пузырей?

3.Как можно получить прочные и большие мыльные пузыри?

4.Какие занимательные опыты можно  выполнить с пузырями?

Для приготовления мыльных растворов я использовала рецепты из интернета. Применила наиболее простые. Проверила их качество. Провела ряд опытов с мыльными пленками на каркасах, выдувала пузыри разными способами на мыльную поверхность.

 Заключение и выводы

1.Исследование мыльных растворов показало, что наиболее прочные пузыри получаются по рецепту №2 с использованием  воды, детского шампуня и глицерина. К тому же раствор лучше долго не хранить, так как прочность пузырей значительно уменьшается.

2.Мыльная пленка имеет способность сокращаться, поэтому в свободном состоянии мыльные пузыри принимают шарообразную форму.

2. С мыльными пузырями можно проделывать много разных увлекательных опытов. Я выполнила лишь небольшую часть из них.  Летом на улице при помощи специального приспособления можно выдувать огромные мыльные шары. Пузыри можно так же замораживать. Так что существует большое  поле для деятельности в этом направлении.

Мыльные забавы

План исследований

    Выдувание  мыльных  пузырей – увлекательное занятие не только для детей, но и взрослых. Каждый из нас хоть раз в жизни пускал мыльные пузыри. Однажды, листая книгу «Занимательные опыты и эксперименты», я обратила особое внимание на эксперименты с мыльными пузырями. Мне стало интересно узнать: какие бывают пузыри? Какие еще опыты можно проделать с мыльными пузырями?

   Детское, на первый взгляд, развлечение не обошло стороной ученых. Чарльз Бойс  100 лет назад опубликовал фундаментальный труд «Мыльные пузыри», который по сей день остается не только забавной книжкой для детей, но и настольным пособием для физиков – теоретиков и экспериментаторов.

   Английский ученый лорд Кельвин, живший в 19 веке, однажды сказал: «Выдувайте мыльный пузырь и смотрите на него: вы можете всю жизнь заниматься его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики». Одних патентов на выдувание мыльных пузырей к настоящему времени выдано многие тысячи.

   Поэтому перед собой я поставила цель: узнать

1.Почему пузыри в свободном состоянии имеют шарообразную форму?

2.Возможна ли другая форма мыльных пузырей?

3.Как можно получить прочные и большие мыльные пузыри?

4.Какие занимательные опыты можно  выполнить с пузырями?

   Чтобы  найти ответы на поставленные вопросы, я читала книги, смотрела информацию в интернете, проделывала различные эксперименты.

   Что такое мыльный пузырь? Мыльный пузырь – тонкая пленка мыльной воды, которая формирует шар с переливчатой поверхностью. Мыльные пузыри обычно существуют лишь несколько секунд и лопаются при прикосновении или самопроизвольно. Из-за недолговечности мыльный пузырь стал символом чего – то привлекательного и недолговечного.

   Пленка пузыря состоит из тонкого слоя воды, заключенного между двумя слоями молекул, чаще всего мыла. Эти слои защищают воду от быстрого испарения. Молекулы на поверхности жидкости взаимодействуют иначе, чем внутри. Они как бы стремятся уйти в середину, придать поверхности форму с самой маленькой площадью. А форма шара как раз и соответствует наименьшей площади поверхности при данном объеме. Эта форма может искажаться потоками воздуха. Однако, если пузырь оставить  плавать в спокойном воздухе, то его форма станет близка к сферической.

   Выдувание пузырей – древнее увлечение. При раскопках древних Помпей археологи обнаружили необычные фрески с изображением юных помпейцев, выдувающих мыльные пузыри. Миф о недолговечности мыльного пузыря развеял англичанин Джеймс Дьюар, законсервировавший мыльный пузырь в герметичном сосуде с двойными стенками на срок более месяца. Забава оказалась полезной: позднее дьюар-сосуд, названный так в честь изобретателя,  нашел применение для хранения и перевозки жидкого азота. А пузырь преподавателя физики из штата Индиана «прожил» чуть ли не год — 340 суток!

   Выдувание мыльных пузырей не оставило равнодушными  и  художников. Это незатейливое увлечение нашло отражение на многих полотнах известных живописцев.

   Американский изобретатель по имени Тим на создание такой простой вещи, как цветные мыльные пузыри, потратил более 15 лет и около 3-х миллионов долларов.

   Сведения о мыльных пузырях можно встретить 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.

Мыльные забавы

Научная статья

        Раствор для мыльных пузырей можно купить в магазине или приготовить самостоятельно. В интернете я нашла много рецептов. Прочитав их, я поняла, что для приготовления прочных мыльных пузырей необходима  вода (лучше дистиллированная, но можно использовать и кипячёную), моющее средство (мыло, шампунь, средство для мытья посуды), а так же глицерин, сахар (фото 21). Я попробовала приготовить мыльные растворы с наиболее простыми по составу и изготовлению рецептами. При этом использовала кипяченую воду, так как ее легко можно найти.  Вот некоторые из рецептов:

Рецепт №1: 100 мл детского шампуня,        Рецепт №2: 100 мл воды,

                      200 мл воды,                                                    300 мл средства для мытья посуды

                      1,5 столовых ложки глицерина,                     50 мл глицерина.

Рецепт №3: 10 частей воды,                          Рецепт №4: 150 г воды,

                      1 часть мыла                                                     150 г жидкого мыла,

                                                                                                 1 чайную ложку сахара.

Рецепт №5: чашка детского шампуня,        Рецепт №6: порошок «Миф» и вода

                     полторы чашки воды,

                     2 чайные ложки сахара,

                     75 мл глицерина.

  Экспериментируя с приготовленными рецептами, я выяснила, что самые плохие мыльные растворы получились по рецептам №2,4,6.Пузыри из них совсем не выдувались. Хороший рецепт под №2. Но его качество сильно зависит от качества моющего средства. Оно должно быть достаточно густым. Первоначально я использовала средство «Dosia». Приготовленные пузыри быстро лопались. Тогда я попробовала моющее средство «Aos». Мыльные пузыри получились отличные: большие, прочные, красивые. Рецепт №5 бал придуман мною на основе предложенного рецепта в интернете. Я увеличила количество шампуня и добавила глицерин. Это дополнение сказалось на прочности  и качестве пузырей. Они значительно улучшились. Но наиболее прочные и большие пузыри получались по рецепту №1. Именно этот раствор я использовала для проведения большинства своих опытов.  

        Опыт 1. Вблизи источников света пузыри переливаются всеми цветами радуги. Переливающаяся тонкая плёнка была предметом исследования великого физика Исаака Ньютона. Цветные блики на поверхности пузыря – это результат сложения света, отраженного от внешней и внутренней поверхности пузыря (фото 1).

        Опыт 2. Пузыри можно выдувать не только через трубочки, для этого подойдут и руки, смоченные мыльным раствором (фото 2).

        Опыт 3. Как удержать пузырь? Для этого используйте  шерстяные варежки! Или меховую шапку (фото 3,4).

        Опыт 4. Используя различные каркасы, можно получить пузыри не только шарообразной формы. Например, используя 2 фужера, я получила пузырь в форме цилиндра (фото 5,6).

        Опыт 5. А если в мыльный раствор опустить конструкцию, представляющую собой куб, а потом осторожно вынуть, то в центре куба окажется тонкая квадратная плёнка, соединенная пленками с ребрами куба (фото 7).

        Опыт 6. Если же куб снова погрузить в раствор, только одной нижней плоскостью, то можно увидеть новое превращение: в середине куба появится маленький кубик из мыльной плёнки, а вокруг него 6 маленьких пирамид, отливающих всеми цветами радуги (фото 8).

        Опыт 7. В том, что мыльная пленка стремится сократиться, можно убедиться на нескольких экспериментах.

На проволочном каркасе мы натянули нитку.  Если вынуть каркас из мыльного раствора, то на нем будет натянута пленка, а нитка под собственной тяжестью прогнется вниз. Если в нижней части пленку разрушить, то за счет сокращения пленки в верхней части, нитка выгнется вверх (фото 9,10).

 К нитке можно привязать петлю. Если часть мыльной пленки внутри петли разрушить, то петля натягивается  и стремится принять круглую форму (фото 11,12).

            Опыт 8. Пленка мыльного пузыря все время находится в натяжении и давит на заключенный в ней воздух. Направив воронку к пламени свечи, я убедилась в том, что сила тончайших пленок не так уж ничтожна. В результате действия выходящего из пузыря воздуха пламя угасает (фото 13).

           Опыт 9.  Поместив пузырь на мыльной поверхности, при помощи тонкой трубочки, смоченной в мыльном растворе, можно получить внутри него еще несколько пузырей поменьше (фото 13).

           Опыт 10. Используя воронку, я заключила маленькую статуэтку в мыльный пузырь (фоо14).

           Опыт 11. Из нескольких мыльных пузырей на смоченной раствором поверхности можно получить различные фигуры (фото15-17).

           Опыт 12. Из мыльных пузырей можно получить «гроздь винограда» или целое мыльное «облако». Для этого нудно опустить длинную трубку в сосуд с мыльным раствором и подуть в нее в течение нескольких секунд. Над поверхностью жидкости образуется множество мелких пузырей (фото 19,20).

Заключение и выводы

1.Исследование мыльных растворов показало, что наиболее прочные пузыри получаются по рецепту №2 с использованием  воды, детского шампуня и глицерина. К тому же раствор лучше долго не хранить, так как прочность пузырей значительно уменьшается.

2.Мыльная пленка имеет способность сокращаться, поэтому в свободном состоянии мыльные пузыри принимают шарообразную форму.

2. С мыльными пузырями можно проделывать много разных увлекательных опытов. Я выполнила лишь небольшую часть из них.  Летом на улице при помощи специального приспособления можно выдувать огромные мыльные шары. Пузыри можно так же замораживать. Так что существует большое  поле для деятельности в этом направлении.

Список используемой литературы.

1.Занимательная физика. Я.И. Перельман. Книга 1. – 21-е изд., испр. и  доп. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. – 224 с.

2.Занимательные опыты и эксперименты / ( Ф,Ола и др.). – М.: Айрис-пресс, 2007. – 128.: ил. – (Внимание: дети!)

3. http://summercamp.ru/images/a/a3/TT7_03.jpg

4. http://www.yamolodayamama.ru

5. http://otvet.mail.ru/question/40061367/

6.http://www.membrana.ru/particle/2348

7. http://www.happy-kids.ru/page.php?id=426

8. http://bubblesmile.narod.ru/recept.htm

9. http://himekoscho.ucoz.ru/load/mylnye_puzyri/7-1-0-154

Приложения.

Фото 1. Переливающийся цветной мыльный пузырь.

Фото2. Выдувание мыльных пузырей руками.

Фото 3. Мыльный пузырь на шерстяных варежках.

Фото4. Мыльный пузырь на меховой шапке.

Фото 5. Цилиндрический мыльный пузырь.

Фото 6. Мыльный пузырь между фужерами.

Фото 7. Мыльный квадрат.

Фото 8. Мыльный куб.

Фото 9,10. Мыльная пленка на каркасе.

Фото 11,12. Сокращение мыльной пленки.

Фото 13. Пламя свечи можно погасить при помощи мыльного пузыря.

Фото 14. «Матрешка» из мыльных пузырей.

Фото 15.Статуэтка в мыльном пузыре.

Фото 16. Мыльный снеговик.

Фото 17. Мыльный треугольник.

Фото 18. Радужный цветок.

Фото 19. Мыльный «виноград».

Фото 20. Мыльное «облако».

Фото 21. Все, что необходимо для приготовления мыльного раствора и экспериментов.