Исследовательская работа "Мыльные пузыри"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЁННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

АЛЕКСЕЕВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

Исследовательская работа

«Мыльные пузыри»

Работу выполнила

ученица 4 класса

Кобзева Елизавета

Руководитель:

Коваленко Л.А.

учитель начальных классов

2015г.

Содержание:

1. Введение

2. Из истории мыльных пузырей

3. Почему мыльный пузырь круглый

4. Растворы для мыльных пузырей

5. Результаты исследований

6. Выводы

7. Список литературы

1. Введение.

Горит, как хвост павлиний, 

Каких цветов в нём нет! 
Лиловый, красный, синий, 
Зелёный, жёлтый цвет! 

Огнями на просторе 
Играет лёгкий шар. 
То в нём синеет море, 
То в нём горит пожар… 

В нём столько красок было, 
Была такая спесь, 
А он — воды и мыла 
Раздувшаяся смесь. 

С.Я. Маршак

Летящие по воздуху переливающиеся всеми цветами радуги прозрачные шары. Что это? Ну, конечно, каждый знает ответ - мыльные пузыри. Эта забава известна с давних времён и привлекает как детей, так и взрослых. Но одновременно это и объект для изучения природных явлений. Одним из самых фундаментальных трудов по теме мыльных пузырей является книга известного английского учёного Чарльза Бойса «Мыльные пузыри», составленная более чем сто лет тому назад. Это не только забавная книжка для детей, но и настольное пособие для физиков. А английский учёный лорд Кельвин, живший в прошлом веке, однажды сказал: «Выдуйте мыльный пузырь и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики». Вот и я попытался изучить это удивительное природное творение.

Почему я выбрала эту тему?

Каждый из нас в своей жизни пускал мыльные пузыри. Я тоже очень люблю это занятие. И мне стало интересно: Что это такое мыльный пузырь? Как он образуется? Какие пузыри бывают? Какие эксперименты можно делать с мыльными пузырями?

Чтобы найти ответы на эти вопросы я много работала. Я читала энциклопедии, прочитала книги, журналы, ходила в библиотеку, смотрела информацию в интернете. Проводила эксперименты, наблюдая за мыльными пузырями. 

Актуальность темы:

Летом мама купила мне раствор для мыльных пузырей. Мы с подругой с удовольствием выдували пузыри. Мы делали это и на бегу, и с высоты, и дули в разных направлениях и с разной силой. Было весело, но недолго. Раствор быстро кончился. Мы изготовили новый раствор. Но такие пузыри, как были, у нас не получились. Мне стало очень интересно – что же нужно добавить в раствор, чтобы пузыри были яркими, крупными и крепкими. Я решила изучить историю возникновения мыльных пузырей и секрет раствора

Цель моей работы – провести исследования имеющихся рецептов мыльных пузырей, выявить наиболее эффективные из них.

Задачи:
1. Сформировать представления об образовании, строении, составе мыльных пузырей, узнать от чего зависит цвет мыльного пузыря, прочность, форма и почему поднимаются наверх.
2. Найти и изучить материалы по теме.
3. Проанализировать знания своих сверстников по теме итем самым заинтересовать своих одноклассников.

4. Сравнить разные мыльные составы и выявить наилучший состав мыльного раствора.

1. Из истории мыльных пузырей.

Для того, чтобы узнать, как и когда появились мыльные пузыри в первую очередь я пошла в школьную библиотеку. Вместе с библиотекарем я пыталась найти хоть какую-нибудь информацию о мыльных пузырях. Мы просмотрели детскую энциклопедию «Все обо всем», «Хочу все знать», изучили другие детские энциклопедии. И никакой информации. Правда, попутно я узнала, из чего делают мыло, для чего нужны моющие средства, когда изобрели первый порошок. Время, конечно, даром не прошло. Но о мыльных пузырях я пока ничего не нашла. Тогда я засела за компьютер и стала искать информацию в сети Интернет. И нашла…

Мыльный пузырь — тонкая плёнка мыльной воды, которая формирует сферу с переливчатой поверхностью.

Когда и где точно появились мыльные пузыри и по сей день остаётся загадкой. Но доподлинно известно, что при раскопках древней Помпеи археологи обнаружили необычные фрески с изображением юных помпейцев, выдувающих мыльные пузыри. Значит, пузыри радовали детей и взрослых ещё во времена древней Помпеи. Видимо, у них были свои секреты производства мыла.

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.Пумпатусзатянулся 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!

Ещё на картинах фламандских художников 18 века часто встречались изображения детей, выдувающих мыльные пузыри через глиняную соломинку. В 18 и 19 веках дети выдували мыльные пузыри, используя мыльную воду, оставшуюся после стирки.

Существует даже миф о недолговечности мыльного пузыря, но его развеял англичанин Джеймс Дьюар, законсервировавший мыльный пузырь в герметичном сосуде с двойными стенками. Преподавателю физики из штата Индиана удалось сохранить пузырь в стеклянной банке в течение 340 дней. Ученики превзошли учителя - их пузыри хранились под колпаком по многу лет.

А 9 августа 1996 года, Алан Маккей (Новая Зеландия) пустил мыльный пузырь длиной 32 метра. Его имя было занесено в «Книгу рекордов Гиннеса». Подсчитано, что из капли мыльной воды в 1 мм куб можно выдуть пузырь диаметром 20 см, а 1 мл раствора хватит на пузырь диаметром 6 м.

Мыльный пузырь – тонкая многослойная пленка мыльной воды, наполненная воздухом, обычно в виде шара с переливчатой поверхностью. Плёнка пузыря трёхслойная: состоит из тонкого слоя воды, заключенного между двумя слоями мыла (мыло + вода + мыло). На все жидкости воздействует сила поверхностного натяжения, которая как бы удерживает все молекулы вместе, препятствует их «распылению» в газообразной среде. У мыла и воды разное поверхностное натяжение: вода стремится сжаться в каплю, но мыло противодействует этому. Благодаря этому и становится возможным формирование пленок из воды, которые могут довольно длительное время быть устойчивыми и сохранять свою форму. Также слои мыла защищают воду от быстрого испарения.

1. Почему мыльный пузырь круглый

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.

Наглядно появление сил поверхностного натяжения можно объяснить сле­дующим образом. Если большая группа тел обладает свойством притягивать друг друга или тела по своему желанию устремляются друг к другу, то результат будет один: они соберутся в ком, подобный пчелиному рою. Каж­дое тело «стремится» внутрь этого кома, и поверхность кома сокращается, приближаясь к сфере. Это и будет модель возникновения сил поверхностного натяжения.

1. Растворы для мыльных пузырей

Прозрачные шарики, которые переливаются всеми оттенками радуги, с давних времён представляли интерес и забаву для детей и взрослых. Древние фрески, найденные при раскопках города Помпеи, свидетельствуют о том, что уже тогда дети забавлялись, выдувая мыльные пузырьки. И сегодня, в двадцать первом веке это занятие не потеряло своей актуальности и достаточно популярно не только как игра детей, но и в различных шоу-программах – фокусах.

Мне стало интересно - а можно ли приготовить раствор мыльных пузырей в домашних условиях самому.

При изучении литературы на заданную тему я столкнулась с несколькими видами приготовления рецептов и пришла к выводу, что для их приготовления не достаточно простого шампуня или мыльного раствора. Необходимо знать некоторые нюансы рецептов.

Способ первый:

- Жидкое мыло или шампунь (лучше детский) - 0,5 стакана 
- Вода - 1,5 стакана 
- Сахар - 2 чайные ложки 

Второй способ:

- Средство для мытья посуды - 200 гр.

- Глицерин - 100 мл.

- Вода - 600 мл.

Третий способ:

- Вода - 600 мл. (горячая)

- Глицерин - 300 мл.

- Нашатырь – 20 капель

- Моющий порошок - 50 гр.

Весь состав тщательно перемешивается, настаивается около трех суток, фильтруется и ставится в холодильник часов примерно на двенадцать.

Четвертый способ:

- Мыльная стружка – 4 ст. ложки

- Вода - 400 мл. (горячая)

оставить на одну неделю, а затем добавить

- Сахар + желатин – 2 ч. ложки

1. Результаты исследований

«Производить опыты с мыльными пузырями нужно медленно, осторожно, спокойно. Освещение должно быть, по возможности, яркое: иначе пузыри не покажут своих радужных переливов. Выдуйте мыльный пузырь, — писал великий английский ученый-физик Кельвин, — и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики».

Английский физик Чарльз Бойс изучал в своих трудах вышеуказанную тему и даже написал целую книгу, которая так и называется – «Мыльные пузыри».

Альберт Эйнштейн многие свои открытия сделал… купаясь в ванной. Он мог долгое время нежиться в мыльной воде и играть с радужными пузырями. Эйнштейн абсолютно забывал о времени и погружался в свою особенную реальность. И все благодаря мыльным пузырям.

Вот несколько занимательных опытов с пузырями.

1. Мыльный пузырь вокруг цветка.

В тарелку или на поднос наливают мыльного раствора настолько, чтобы дно тарелки было покрыто слоем в 2-3 мм; в середину емкости кладут цветок и накрывают воронкой. Затем, медленно поднимая воронку, дуют в ее узкую трубочку - образуется мыльный пузырь; когда же этот пузырь достигнет достаточных размеров, наклоняют воронку, высвобождая из-под нее пузырь. Тогда цветок окажется лежащим под прозрачным полукруглым колпаком из мыльной пленки, переливающейся всеми цветами радуги. Вместо цветка можно взять любую игрушку.

2. Несколько пузырей друг в друге. Из воронки, для описанного выше опыта, выдувают большой мыльный пузырь. Затем погружают соломинку в мыльный раствор так, чтобы только кончик ее, который придется взять в рот, остался сухим, и просовывают ее осторожно через стену первого пузыря до центра; медленно вытягивая затем соломинку обратно, не доводя ее, однако, до края, выдувают второй пузырь, заключенный в первом, в нем - третий, четвертый и т.д.

3. Воздух внутри пузыря. Пленка мыльного пузыря все время находится в натяжении и давит на заключенный в ней воздух; направив воронку к пламени свечи, вы можете убедиться, что сила тончайших пленок не так уж ничтожна; пламя заметно уклонится в сторону.

Соломинку простую сейчас возьму я в рот,
Воды в нее втяну я, потом слегка подую в соломинку –

И вот, сияя гладкой пленкой, растягиваясь вширь,

Выходит нежный, тонкий, раскрашенный пузырь.

Самуил Маршак

1. Выводы

Я приготовила мыльные пузыри по всем четырём рецептам и пришла к выводу:

1. Что несколько капель глицерина, добавленные в мыльный раствор, сделали мои пузыри более прочными и незабываемыми.

2. А добавление в мыльный раствор сахара, как в 1 и 4 рецептах способствуют выдуванию мыльных пузырей более больших размеров.

3. Дистиллированная вода наиболее пригодна для изготовления мыльных пузырей по сравнению с фильтрованной или водопроводной.

Мыльные пузыри — упругое вещество, поэтому содержат в себе воздух, оно старается принять форму, имеющую наименьшую площадь поверхности при наибольшем объёме. Такими свойствами обладает шар. Вот почему мыльные пузыри выглядят в виде шара.

Что тоньше всего?

Немногие, вероятно, знают, что пленка мыльного пузыря представляет собой одну из самых тонких вещей на Земле. К примеру – волос или папиросная бумага толще мыльного пузыря в 5000 раз.

Почему мыльные пузыри поднимаются вверх?

Выдувают пузырь так: окунув трубочку в раствор и держа ее отвесно, так, чтобы на конце образовалась пленка жидкости, осторожно дуют в нее. Так как пузырь наполняется при этом теплым воздухом из наших легких, который легче окружающего комнатного воздуха, то пузырь тотчас же поднимается вверх.

Как долго живёт пузырь, зависит от того, как долго он будет оставаться влажным и вязким. Глицерин, отлично замедляет время высыхания. Так же действует и водный раствор сахара с желатином.

       Закончив свою работу, я поняла насколько был мало ознакомлена с таким удивительным явлением, как  мыльный пузырь.

До сих пор неизвестно, когда и где точно появились мыльные пузыри.  Секреты мыльных пузырей интересовали людей на протяжении веков, не оставляя равнодушных и в современное время. В «Книгу рекордов Гиннеса»  занесена запись о выдувании самого большого мыльного пузыря – 32 метра. Все зависит от правильного мыльного раствора, если у вас нет правильного состава, вы можете дуть сколько угодно, но у вас ничего не получится. Основу всех рецептов для раствора мыльных пузырей составляют теплая вода и моющее вещество. Самое главное вещество, которое придает пузырям прочность, секрет мыльного пузыря  – это глицерин. Для лучшего результата раствор должен «отстояться» 30-40 минут. Для выдувания пузырей лучше использовать различные трубочки и рамки. Чем больше  отверстие трубки или рамки, тем крупнее получается пузырь. Сквозь мыльную пленку, натянутую на рамке, можно лить воду и пленка не лопнет. Умение выдувать мыльные пузыри может пригодиться для украшения любого праздника, тематического занятия, шоу.

Исследовать и проводить данную работу, об изучении природы мыльных пузырей было невероятно интересно.

7. Список литературы

1. Малофеева Н. Н. Большая книга самых интересных фактов. – М.: ЗАО

«РОСМЭН-пресс», 2010. – С.149

1. Как сделать мыльные пузыри. http://www.all-ebooks.com/

2. Мыльные пузыри (видео). http://www.consumer-club.com.ua/multimedia/tag/

3. http://igrushka.kz/vip58/puzir.php - Мыльные пленки и пузыри

4. http://www.nevcos.ru/fl.html - Секреты производства мыльных пузырей.