Презентация, доклад по физике Физика мыльных пузырей

смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики».

Вильям Томсон (лорд Кельвин) (1824 – 1907 гг)

хрупкостью.

Физика мыльных пузырей

экспериментаторов (первое издание 1911 г.)

Физика мыльных пузырей

формирует шар с переливчатой поверхностью.

Что такое мыльный пузырь?

молекул поверхностно активного вещества, чаще всего мыла.

Рис.1 Строение мыльной
пленки пузыря

Рис. 2 Строение молекул ПАВ

Физика мыльных пузырей

тонких вещей, какие доступны невооружённому зрению. «Тонкий, как волос» - означают огромную толщину рядом с толщиной стенки мыльного пузыря, которая в 5000 раз тоньше волоса.

Физика мыльных пузырей

сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объеме.

С поверхностью жидкости связана свободная энергия
Е = σ  ∙ S , где
σ  — коэффициент поверхностного натяжения,
S  — полная площадь поверхности жидкости.
Так как свободная энергия изолированной системы стремится к минимуму, то жидкость (в отсутствие внешних полей) стремится принять форму, имеющую минимальную площадь поверхности.

математической задачи. Несмотря на то, что с 1884 года известно, что мыльный пузырь имеет минимальную площадь поверхности при заданном объеме, только в 2000 году было доказано, что два объединенных пузыря также имеют минимальную площадь поверхности при заданном объединенном объеме. Эта задача была названа теоремой двойного пузыря.

синий,
Зеленый, желтый цвет.
Взлетает шар надутый,
Прозрачнее стекла.
Внутри его как будто
Сверкают зеркала.
Огнями на просторе
Играет легкий шар,
То в нем синеет море,
То в нем горит пожар.

С. Я. Маршак «Мыльные пузыри»

Почему мыльный пузырь переливается всеми цветами радуги?

постепенно стекает вниз. Из-за разной толщины нижней утолщённой и верхней утончённой плёнки появляется радужная окраска.

Физика мыльных пузырей

усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.
Когерентные волны – волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз.

Физика мыльных пузырей

хрупкой, какой, казалось бы, должна быть тонкая корочка льда. Она обнаруживает
пластичность. Пластичность пленки оказывается следствием малости ее толщины.

Физика мыльных пузырей

же в разных точках поверхности возникают мелкие кристаллики, которые быстро разрастаются и, наконец, сливаются в единую картину, по красоте, не уступающей морозным рисункам на окне.

сожалению, процесс очень быстрый, поэтому человеческий глаз его зафиксировать не может, а специальная фотокамера, делающая 500 снимков за секунду вполне. Фотографу из Великобритании Ричарду Хиксу удалось получить очень красивые снимки этого процесса.
Помощницей Хикса стала его жена. Именно она выдула и затем лопнула этот замечательный пузырь.
Госпожа Хикс пальцем нарушила поверхностное натяжение пузыря, и он лопнул. А в это время Ричардс с макро-камерой проводил съемку. Вот результат:

Физика мыльных пузырей

— используется  для разведки погоды и увлекательных воздушных путешествий. В оболочке мыльного пузыря находится горячий воздух, который (как известно) обладает меньшей плотностью, чем холодный и собственно, поэтому пузырь способен подниматься вверх. По такому же принципу взлетает в небо аэростат.

Воздушный шар (аэростат) похож на мыльный пузырь

Физика мыльных пузырей

казалось бы, вид. Этим свойством широко пользуются архитекторы и конструкторы. Площадь пленок, натянутых на каркас, всегда минимальна, т.к. это соответствует минимуму поверхностной энергии. При проектировке зданий крыши макетов выполняются в виде каркасов. Расчет проверяется с помощью мыльных пленок, которые формируются на этих рамках. Архитекторы и конструкторы знают, что натянувшаяся плёнка подскажет им самую экономичную и устойчивую конструкцию покрытия при минимальном расходе материала.

обогащения горных руд. Пузырьки в растворе обволакивают частички руды и поднимают её на поверхность, а пустая порода остаётся на дне.

Физика мыльных пузырей

материалы, необходимые человечеству, ее приходится перерабатывать. Для эффективной переработки нефти российские ученые предлагают использовать мицеллы - по сути, мыльные пузыри. Эти и другие исследования ПАВ поддерживаются российскими и международными грантами. Ученые московского Института химической физики РАН одни из первых выяснили, что если в уже очищенную нефть добавить воды и поверхностно-активные вещества, то в нефти образуются стабильные "мыльные пузыри", наполненные водой. Оказалось, что в этих пузырьках, которые ученые назвали "мицеллами", могут происходить различные химические реакции. Ученые сконструировали такие "микрореакторы" для окислительной переработки углеводородного сырья. Так называемое жидкофазное окисление углеводородов позволяет превратить нефть в органические кислоты, эфиры, мономеры.

Физика мыльных пузырей

так как по своим физическим параметрам отношение толщины мыльной пленки к диаметру пузыря эквивалентно отношению толщины атмосферы к диаметру планеты

пользу науке. Изучая лопающиеся пузырьки, ученые, пришли к пониманию процессов кавитации - образовании в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков, или каверн). Когда такое происходит в воде, давление меняется очень резко, отчего может разрушиться даже металл, скажем, гребной винт корабля или трубопровод.

вовсе из пустоты,
из пустяшной капли воды,
завораживает.

Вот ведь, оказывается, какой он удивительный, простой пузырь, и сколько приносит людям пользы!

пузыря.

1985 году. Его диаметр был 4,5 метра. Настоящий гигант.

Физика мыльных пузырей

Алана Маккея. Его «хрупкое чудо» достигало 32 метров в длину.

Физика мыльных пузырей

канадского ученого-иллюзиониста Фан Янга. За свои достижения он шесть раз попадал в Книгу рекордов Гиннеса. Со своим уникальным аттракционом он разъезжает по всему миру и помещает внутри огромных мыльных пузырей людей, машины и даже самолеты.
Фан Янг выдувает пузыри уже двадцать лет. Он превратил простой пузырь в настоящее произведение искусства.

столько красок было,
Была такая спесь,
А он - воды и мыла
Раздувшаяся смесь

Физика мыльных пузырей

Лeгчe пyxa я лeтaю,
Яpчe paдyги ceяю.
Paздyвaюcь вшиpь.
Дoгaдaлиcь ктo?

Марк Твен.