Чому мильні бульбашки є різнокольоровими реферат

Обновлено: 18.05.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Реферат на тему

Выполнен учащимся 8 класса И.А. Носковым

Учитель физики: М.А. Гостева

ВВЕДЕНИЕ

Выдуйте мыльный пузырь, - смотрите на него:

вы можете заниматься всю жизнь его изучением,

не переставая извлекать из него уроки физики.

Уильям Томсон (лорд Кельвин)

Почему я выбрал эту тему?

Летящие по воздуху, переливающиеся всеми цветами радуги прозрачные шары идеально круглой формой. Что это? Конечно, мыльные пузыри. Каждый из нас пускал их не раз. Эта забава известна с давних времён и привлекает как детей, так и взрослых. Во время раскопок известного города Помпеи археологи обратили своё внимание на изображённых на фресках древних жителей города, надувающих мыльные пузыри. В Китае сохранились старинные изображения на бумаге, где люди через палочки надувают шарики. Не менее популярна эта забава и в наши дни высоких технологий.

На первый взгляд, кажется, что тема не актуальна и не имеет применения в современной жизни. Можно смело возразить, заметив, что, саморазвитие никогда не потеряет своей актуальности, во-вторых - выбранная тема упрощает понимание сложных законов физики. Кроме этого, возможности по применению мыльных пузырей оказались необычайно велики, особенно в индустрии развлечений. Сегодня нередко их используют в своих программах клоуны и аниматоры.

Я тоже не равнодушен к мыльным пузырям. И мне стало интересно: Что такое мыльный пузырь? Как он образуется? Какие пузыри бывают? Какие эксперименты можно проделывать с мыльными пузырями?

Цель исследования: узнать о строении и свойствах мыльных пузырей.

• Проанализировать научную литературу по изучаемой теме.

• Узнать секреты мыльного пузыря.

• Исследовать свойства мыльных пузырей, полученных из разных растворов.

Объект исследования: мыльные пузыри.

• Анализ научной литературы по данному вопросу.

• Наблюдение за мыльными пузырями из различных растворов.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

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.

Точная дата рождения мыльного пузыря и по сей день остаётся загадкой.

Существует несколько версий возникновения мыльных пузырей:

Интересные факты из истории мыльных пузырей

На полотнах художников XII века изображены дети, выдувающие невесомые мыльные шары. Конечно, в те времена специальный раствор не использовался. Мыльные пузыри создавались из воды, остающейся после стирки одежды.

Популярность мыльных пузырей выросла в XIII веке. Этому способствовало использование в рекламе мыла картины известного художника с изображением мальчика, выдувающего мыльные пузыри.

Во второй половине XIX века английская компания в Лондоне начала производство жидкости для получения мыльных пузырей. Это изобретение очень быстро обрело популярность. И уже в начале XX века жидкость для надувания мыльных пузырей можно было купить практически везде по доступной цене.

Тим Кехоэ потратил десять лет своей жизни на изобретение цветных мыльных пузырей (жёлтых, синих, красных). Самое интересное, что через некоторое время пузыри из цветных, превращаются в прозрачные бесцветные и не оставляют пятен на одежде и предметах. Такие пузыри выпускает компания ZBubbles.

Вывод : несмотря на то, что у мыльных пузырей нет официального дня рождения, исторические факты указывают, что люди познакомились с ними ещё со времён древнего Рима.

ГЛАВА 2. ФОРМА МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

Все восхищаются мыльными пузырями, особенно - их идеально круглой формой, переливающейся разными красками поверхностью и способностью долго парить в воздухе . Каждому из нас доводилось не только наблюдать эти удивительно красивые творения, но и выдувать их. Так всё же почему мыльный пузырь круглый? Ответ на этот вопрос заключается в том, что силы поверхностного натяжения стремятся придать мыльному пузырю максимально компактную форму.

Каждый день мы ощущаем, такие силы, как тяготение, упругость и трение. Но в окружающем нас мире повседневных явлений действует ещё одна сила, на которую мы не обращаем внимания. Эта сила сравнительно невелика и называется силой поверхностного натяжения. Примером её проявления является удар рукой по поверхности воды: неприятные ощущения и, возможно, покраснение руки.

Попробуем разобраться в возникновении силы поверхностного натяжения.

В пограничном слое - жидкость-газ - молекулы жидкости находятся во взаимодействии с молекулами водяного пара. Среднее значение равнодействующей молекулярных сил притяжения, приложенных к молекуле М1 , которая находится внутри жидкости, близко к нулю.

Случайные флуктуации (отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из большого числа частиц) этой равнодействующей заставляют молекулу М1 совершать хаотическое движение внутри жидкости.

Для молекулы М2 в нижней полусфере окажется много молекул, а в верхней – значительно меньше, так как снизу находится жидкость, а сверху – пар или воздух.

Поэтому для молекулы М2 равнодействующая молекулярных сил притяжения в нижней полусфере много больше равнодействующей молекулярных сил в верхней полусфере. Силы, действующие в верхней полусфере так малы, что ими можно пренебречь.

В результате общая равнодействующая сил, действующих на М3 окажется меньше общей равнодействующей М2 .

Обе равнодействующие будут направлены внутрь жидкости перпендикулярно к её поверхности.

Таким образом, все молекулы жидкости, находящиеся в поверхностном слое толщиной, равной радиусу молекулярного действия, втягиваются внутрь жидкости .

Так как, пространство внутри жидкости занято другими молекулами, поверхностный слой создаёт давление на жидкость, которое называют молекулярным давлением .

Поскольку молекулы жидкости, находящиеся в поверхностном слое, втягиваются внутрь неё, то жидкость переходит в состояние, при котором площадь её свободной поверхности имеет наименьшую величину .

Например, капля дождя или тумана в воздухе приобретают форму шара. Водные пузыри в сильный дождь можно увидеть на лужах или наблюдать на кухне при кипении воды (бульон).

Сила поверхностного натяжения характеризуется к оэффициентом поверхностного натяжения – величиной, описывающей зависимость работы молекулярных сил, идущих на изменение площади свободной поверхности жидкости и самой площади изменения этой поверхности.

σ - коэффициент поверхностного натяжения;

А – работа молекулярных сил по изменению площади поверхности жидкости;

ΔS - изменение площади поверхности жидкости.

Таким образом, м олекулярные силы, направленные вдоль поверхности жидкости, действуют на любую замкнутую линию на её поверхности по нормали к этой линии, сокращая площадь поверхности.

Это можно показать на следующем опыте.

На проволочном кольце укрепляется нитка длиной L .

Натяжение нити произошло под действием силы поверхностного натяжения со стороны сокращающейся плёнки, силы, приложенной к нити, которая в данном случае является линией раздела. Сила эта во всех точках перпендикулярна к нити. Эта сила действовала на нить и до разрушения плёнки, но при этом на неё действовали одинаковые с обеих сторон силы. После же прорыва одной части плёнки другая получила возможность уменьшить свою площадь и, как показывает форма натянувшейся нити, площадь эта стала минимальной.

Вывод : оптимальная форма отдельного мыльного пузыря - это сфера, так как сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объёме. Из-за сил поверхностного натяжения мыльный пузырь всегда стремится минимизировать площадь поверхности. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако, если оставить пузырь плавать в воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

ГЛАВА 3. ЦВЕТ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

В природе часто можно наблюдать радужное окрашивание тонких плёнок (масляные плёнки на воде, мыльные пузыри, оксидные плёнки на металлах), возникающее в результате интерференции световых волн, отражённого двумя поверхностями плёнки.

Данная тема изучается в 12 классе, но т.к. интерференция света является одним из важнейших свойств мыльной плёнки, я решил углубиться в этот материал и включить его в свою работу.

Интерференция присуща волнам любой природы. Интерференцией света называют перераспределение интенсивности света в результате наложения нескольких когерентных световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. В физике когерентностью называется согласованность нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты. Когерентность волны означает, что в различных точках волны разность фаз между двумя точками не зависит от времени.

Рассмотрим интерференцию световых волн в тонкой плёнке. Под тонкой плёнкой будем понимать такой прозрачный слой, толщина которого сравнима с длиной световой волны (390-770 нм).

Если в разности хода светового луча укладывается целое число длин волн, то наблюдается максимум интерференции и именно в этих местах на мыльном пузыре появляется яркая цветная интерференционная картина. Так как мыльная вода в пузыре под действием силы тяжести стекает вниз, при этом толщина плёнки изменяется, следовательно, и цветная интерференционная картина тоже перемещается по поверхности мыльного пузыря.

Интерференция, как известно, наблюдается, только если удвоенная толщина плёнки меньше длины падающей волны. Вот почему при плохом освещении или довольно толстой поверхностной плёнки мыльного пузыря интерференция не наблюдается и мыльный пузырь тогда не является цветным.

Вывод : мыльный пузырь кажется нам разноцветным и радужным из-за физического явления - интерференции. Солнечные лучи преломляются и переливаются разными цветами радуги в зависимости от длины световых волн, угла преломления (шар постоянно движется) и толщины стенок пузыря.

Вот мыльный пузырь ещё есть, а вот он просто испарился в воздухе. Почему это происходит? Каждый из нас задумывался над этим вопросом.

Учёные подсчитали, что лопается мыльный пузырь за одну тысячную долю секунды, для фиксации этого процесса понадобилась камера способная снимать до 5000 кадров в секунду.

Ричард Хикс, фотограф из Великобритании, смог запечатлеть этот процесс. Его помощницей стала жена: она выдула, а затем лопнула пузырь, прикоснувшись рукой.

На замедленной съёмке видно: как только целостность мыльного пузыря нарушилась, его оболочка постепенно начала разрушаться по всей длине окружности.

Обычные представления о недолговечности мыльных пузырей не вполне оправданы. Оказывается, при надлежащем обращении удаётся сохранить мыльный пузырь в продолжение нескольких месяцев. Миф о скоротечности жизни мыльного пузыря, впервые опроверг английский исследователь Джеймс Дьюар (1842-1923). Он проводил опыты по консервации мыльного пузыря. Хранил мыльные пузыри в особых бутылках, хорошо защищённых от пыли, высыхания и сотрясения воздуха. В изобретённом им сосуде с двойными стенками Дьюар сохранял некоторые пузыри месяц и более. Его изобретение легло в основу колб для термосов, ёмкостей для перевозки жидких газов и других полезных приспособлений.

Лоренсу в Америке удавалось годами сохранять мыльные пузыри под стеклянным колпаком.

Также, м ыльный пузырь можно заморозить. П ри этом он, не разобьётся, опустившись на землю, а станет эластичным. Если на него слегка надавить, то он начнёт деформироваться - появятся вмятины. Температура замерзания мыльного пузыря около -7 0 С. Для этого необходимо положить на него снежинку или осторожно опустить пузырь на снег, и он превратится в ледяную сферу. При температуре −15 0 C мыльное чудо замёрзнет при соприкосновении с поверхностью. Воздух, внутри пузыря, будет постепенно проникать наружу и пузырь разрушится под действием собственного веса.

При температуре −25 °C пузыри замерзают в воздухе и могут разбиться при ударе о землю. При надувании пузыря тёплым воздухом он замёрзнет в сферической форме. При дальнейшем охлаждении воздуха его объём будет уменьшаться и, пузырь может частично разрушиться, его форма будет искажена. Пузыри, надутые при низких температурах, всегда небольшие, так как быстро замерзают, при дальнейшем надувании они лопнут.

ГЛАВА 5 . МАТЕМАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

Изучение свойств и условий существования мыльного пузыря получило своё продолжение в решении проблемы минимальной поверхности, сложной математической задачи. Эта задача была названа теорией двойного пузыря. С 1884 г известно, что мыльный пузырь имеет минимальную площадь поверхности при заданном объёме, но только в 2000 г было доказано, что два объединённых пузыря также имеют минимальную площадь поверхности при заданном объединённом объёме. Решение этой задачи было названо теоремой двойного пузыря.

Когда два пузыря соединяются, их общая стенка выпячивается внутрь большого пузыря, так как в маленьком пузыре давление больше. При шарообразной форме воздух внутри пузыря, согласно закону Паскаля, равномерно давит на все участки его внутренней стенки. Давление в пузыре оказывается больше атмосферного. Избыточное давление обусловлено тем, что мыльная плёнка, стремясь ещё больше уменьшить свою поверхность, сдавливает воздух внутри пузыря. Причём, чем меньше его радиус, тем большим оказывается избыточное давление внутри пузыря. Если пузыри одинакового размера, их стенка будет плоской, они принимают форму с наименьшей возможной площадью поверхности.

Правила, которым подчиняются пузыри при соединении, были экспериментально установлены в XIX веке бельгийским физиком Жозефом Плато (1881-1883) и доказаны математически в 1976 г. Жаном Тейлором.

Мыльные плёнки представляют собой кусочно-гладкие поверхности, средняя кривизна которых постоянна на каждом гладком участке.

Если пузырей больше чем три, они располагаются следующим образом: возле одного края соединяются только три стенки, при этом углы между ними будут равны 120°, в силу равенства поверхностного натяжения для каждой соприкасающейся поверхности.

Пузыри, не подчиняющиеся этим правилам, в принципе могут образовываться, однако будут сильно неустойчивыми и быстро примут правильную форму или разрушатся.

Если соединить много одинаковых пузырей, они соединят свои стенки в форме шестиугольников, напоминающих пчелиные соты. Пузыри, соединяясь, стремятся уменьшить площадь своей поверхности.

Пчёлы, которые стремятся уменьшить расход воска, соединяют соты в ульях также под углом 120°, формируя, тем самым, правильные шестиугольники, чтобы использовать минимальное количество воска для хранения максимального количества мёда.

Вывод : мыльные пузыри играют роль математических моделей. Кроме этого, множество соединённых вместе мыльных пузырей напоминает пчелиные соты, что говорит об однородности природы.

ГЛАВА 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

Люди давно заметили свойство мыльной пены - собирать грязь с других предметов. Именно крошечные мыльные пузыри в мыльной пене и выполняют основную работу мыла, стиральных порошков и других моющих средств, отмывая грязные руки и отстирывая бельё и одежду.

6.2 На производстве

Вывод : Таким образом, обильная мыльная пена находит применение в быту и на производстве.

ГЛАВА 7. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЕЙ

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

Известно, что пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для устойчивости его состояния необходимо использовать жидкость с небольшим коэффициентом поверхностного натяжения.

Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости. В таблице представлены некоторые значения σ для различных веществ. Коэффициенты поверхностного натяжения некоторых жидкостей:

Поверхностное натяжение, Н/м 2

Раствор мыла в воде

Анализ таблицы показывает, что коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора примерно в два раза меньше коэффициента поверхностного натяжения чистой воды, так как в мыле содержатся поверхностно-активные вещества (ПАВ). Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность - способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз.

Это можно подтвердить на опыте.

Кораблик, изготовленный из пластика, неподвижен в стоячей воде. Для изменения его состояния достаточно добавить в воду каплю мыльного раствора. Кораблик начинает быстро набирать скорость. Чем выше поверхностная активность водных растворов мыла (ПАВ), тем больше они понижают натяжение в поверхностном слое.

Составы мыльных пузырей:

Состав №1 : 100 гр. любого средства для мытья посуды (концентрат CLEAN HOME – гель для мытья посуды), 300 мл воды, 50 мл глицерина.

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

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

Состав №4 : 4 столовых ложки стружки из хозяйственного мыла, 400 г горячей воды (лучше сделать это на огне). Дать постоять, добавить 2 чайной ложки сахара.

Состав №5: 40 мл яичного шампуня (органический шампунь), 60 мл дистиллированной воды, 2 чайных ложки сахара, 1 капля красителя из фломастера.

Состав №6: смесь из составов 1-5.

Состав №7: готовый мыльный раствор.

Экспериментальная часть

Этап 1. Подготовительный

Для исследования растворов понадобились следующие вещества и оборудование:

Мыло или мыло содержащий раствор

уменьшает поверхностное натяжение воды

Стаканчики
Всевозможные мерные ёмкости
Трубочка для выдувания

Проточная вода содержит ионы кальция

ионы кальция связывают мыло

ионы кальция не связывают мыло

Этап 2. Приготовление 7 мыльных растворов

Составы рецептов мыльных пузырей полностью соблюдены, но предварительно уменьшены их пропорции, согласно ёмкости посуды 100 мл.

Этап 3. Тестирование составов мыльных пузырей
Таблица тестирования составов мыльных пузырей

Тому що тиск газів усередині нього розподілено рівномірно в усі сторони.

Дві однакові мідні кулі впали з однакової висоти?

Дві однакові мідні кулі впали з однакової висоти.

Перша впала в глину, а друга, ударившись об камінь, відскочила, і її впіймали рукою на певній висоті.

Яка з кульок більше змнила свою внутрішню енергію?

Швидкість звуку у повітрі - 340 м / с, а середня швидкість кулі - 800 м / с?

Швидкість звуку у повітрі - 340 м / с, а середня швидкість кулі - 800 м / с.

На скільки с відстане звук постріла від кулі, що пролітіла 1200м.

Чому мильна бульбашка , наповнена повітрям і опущена у вуглекислий газ, не падає на дно?

Є три однакові металеві кулі на ізолюючих підставках?

Є три однакові металеві кулі на ізолюючих підставках.

Одна з куль заряджена.

Як зарядити різнойменно дві інші кулі?

Поясніть свої дії.

Чи можна на місяці для пересування комонавтів використоввати повіртяні кулі?

Чи можна на місяці для пересування комонавтів використоввати повіртяні кулі.

Який імпульс кулі масою 5, 6г що летить зі швидкістю 900м \ с?

Чи можна на Місяці для пересування космонавтів використовувати повітряні кулі?

Помогите пожайлуста очень надо.

Три однакові кулі опущені в воду на різну висоту?

Три однакові кулі опущені в воду на різну висоту.

Чи однакова архімедова сила.

Чому тверді тіла зберігають об'єм і форму?

Чому тверді тіла зберігають об'єм і форму.

Повітряну кулю об * ємом 200м ^ 3 наповнено теплим повітрям?

Повітряну кулю об * ємом 200м ^ 3 наповнено теплим повітрям.

Куля з підвішеним до неї вантажем плаває на невеликій висоті над землею, де густина зовнішнього повітря дорівнює 1, 3 кг / м ^ 3.

Загальна маса оболонки кулі та вантажу , що підвішений до кулі, становить 100кг.

Визначте густину повітря всередині кулі.

Вы находитесь на странице вопроса Чому мильні бульбашки набувають форми кулі? из категории Физика. Уровень сложности вопроса рассчитан на учащихся 10 - 11 классов. На странице можно узнать правильный ответ, сверить его со своим вариантом и обсудить возможные версии с другими пользователями сайта посредством обратной связи. Если ответ вызывает сомнения или покажется вам неполным, для проверки найдите ответы на аналогичные вопросы по теме в этой же категории, или создайте новый вопрос, используя ключевые слова: введите вопрос в поисковую строку, нажав кнопку в верхней части страницы.

Объем ледника будет равен = 4 * 6 * 10 = 240 тонн. Вычисляем всю массу = 240 * 600 = 144 000 тонн два авто по 3 тонны = 6 тонн за одну поездку, 144 000 / 6 = 24 000 поездок. Ответ : 24 000 поездок.

Путь = 8 * 10 = 80м. А вот с перемещением немног сложнее. Можно увидеть на рисунке прямоугольный треугольник и, зная стороны, найдём гипотенузу, которая как раз - таки и будет перемещением. Введём обозначения для "катетов" : а = 40м в = 20м Гипоте..

Это невозможно потому что Молекулы отталкивают друг друга и без клея( что соединяет молекулы ) никак не обойтись.

Молекулы отталкивают друг друга.

1)S = V * t S = 600с * 20м / с = 12000м (10мин = 600с) 2)72км / ч : 0, 08ч = 900км (5 мин = 0, 08 ч).

1) V = 72к / м = 20м / с t = 5м = 300c, a - ? A = v / t = 20 / 300 = 1 / 15 (м / с²) 2) m = 6Т = 6000кг a = 3м / с² , F - ? F = ma = 6000 * 3 = 18000 (Н) 4)U = 110В, I = 4А, R - ? R = U / I = 110 / 4 = 27. 5 (Ом) 5) При параллельном соединении 1 ..

I = q / t = 3000 / (60 * 10) = 3000 / 600 = 5А.

В СИ всмысле если да то м / с(метры в секунду).

Скорость измеряетсяМеждународной метрической системе едениц в м / с.

E = m * c ^ 2 p = m * c p = E / c = 6 * 10 ^ - 19 / 3 * 10 ^ 8 = 2 * 10 - 27 кг * м / с.

© 2000-2022. При полном или частичном использовании материалов ссылка обязательна. 16+
Сайт защищён технологией reCAPTCHA, к которой применяются Политика конфиденциальности и Условия использования от Google.

Читайте также: