VII городская научно- практическая конференция обучающихся

«Наука. Природа. Человек. Общество.»

Ханты-Мансийский автономный округ - Югра Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Гимназия»

Направление: естественные науки и современный мир

Загадки мыльных пузырей!

Исполнитель: Радзиевский Ярослав Дмитриевич,

ученик 3 класса МБОУ«Гимназия»

Руководитель: Караваева Людмила Леонидовна,

учитель начальных классов, высшей категории

МБОУ«Гимназия»

Югорск

2014

Аннотация

Одной из самых увлекательных игр в детстве является пускание мыльных пузырей. Но как они появляются, этот вопрос интересует многих детей. Для того, чтобы ответить на него, решил провести исследование по изучению составов раствора мыльных пузырей, узнать разнообразные свойства пузырей в различных условиях. Изучив источники информации, провел эксперименты - тестирование составов мыльных пузырей. Выявил самый лучший раствор для того, чтобы создать собственное представление с мыльными пузырями. А так же составил альбом о «загадках» мыльных пузырей для использования на уроках окружающего мира.

Оглавление

Введение 4-5

1. Основная часть 6

   1. Загадки мыльных пузырей 6-8

   2. Эксперименты - тестирование составов мыльных пузырей в различных условиях 9-11

Заключение 12

Список литературы 13

Приложение 14- 25

ВВЕДЕНИЕ

С раннего детства очень любил играть с мыльными пузырями. Купаясь в пене, мне было интересно, как они появляются и лопаются. А однажды увидел шоу мыльных пузырей и был поражен фантастическим зрелищем. Находясь под впечатлением, мне захотелось разгадать загадку о них, узнать о том, как можно получить такие же большие мыльные пузыри, узнать составы растворов, и разнообразные свойства пузырей.

Цель:
Исследовать растворы мыльных пузырей, выбрать самый эффективный состав для их выдувания в различных условиях.

Задачи:

1. Изучить источники, содержащие информацию о «необычном мире» мыльных пузырей.

2. Провести исследование составов жидкостей растворов мыльных пузырей.

3. Апробировать рецепты приготовления мыльных пузырей в различных условиях и выбрать самый эффективный раствор для их выдувания.

4. Создать альбом и использовать на уроках «Окружающий мир».

Объект исследования: Мыльный пузырь.

Предмет исследования: Составы мыльного раствора.

Гипотеза: Предположим, что мыльные пузыри можно получить из любого мыльного раствора. Но будут ли пузыри все одного размера, долговечны, а не лопнут сразу?

Методы исследования:

1. Теоретический:

- Сравнение, сопоставление;

- Обобщение.

2. Эмпирический:

- Изучение литературы;

- Тестирование;

- Обобщение, вывод.

Практическая значимость исследования:

Данная работа может быть использована на уроках «Окружающий мир» и увлекательных праздничных мероприятиях в классе.

Обзор информационных источников:

В энциклопедии «Большая книга экспериментов для школьников» описываются опыты с мыльными пузырями, ставятся эксперименты с помощью различных форм для выдувания (куба, треугольника, ромба). Доказано, что пузырь имеет только форму шара. В книгах:«Хочу всё знать!: Большая иллюстрированная энциклопедия интеллекта», « Познавательные опыты в школе и дома» рассказывается «о загадочных пузырях», приводятся различные эксперименты. В Интернете дан огромный выбор составов рецептов мыльных пузырей и там же просмотрел видеопредставление с гигантскими мыльными пузырями.

1.Основная часть

Для того, чтобы найти ответы на все вопросы мне потребовалось:

1. Изучить различные литературные источники, найти сведения в Интернете рассказывающие о мыльных пузырях.

2. Апробировать на практике различные рецепты приготовления мыльных пузырей.

3. Провести исследование эффективности средств, для выдувания мыльных пузырей и состава жидкости в различных условиях.

4. Получить лучший мыльный раствор.

Для проведения исследования был составлен план работы. (Приложение №1).

1. 1. Загадки мыльных пузырей.

Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь эластичного. Однако, пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло. Когда мыльная плёнка растягивается, концентрация мыльных молекул на поверхности уменьшается, увеличивая при этом поверхностное натяжение.

Таким образом, мыло избирательно усиливает слабые участки пузыря, не давая им растягиваться дальше. В дополнение к этому, мыло предохраняет воду от испарения, тем самым делая время жизни пузыря еще больше.

Сферическая форма пузыря также получается за счёт поверхностного натяжения. Силы натяжения формируют сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объёме. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако если оставить пузырь плавать в спокойном воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.

Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счёт интерференции световых волн и определяются толщиной мыльной плёнки.

Объединение пузырей.

Когда два пузыря соединяются, они принимают форму с наименьшей возможной площадью поверхности. Их общая стенка будет выпячиваться внутрь большего пузыря, так как меньший пузырь имеет большую среднюю кривизну и большее внутреннее давление. Если пузыри одинакового размера, их общая стенка будет плоской.

Если пузырей больше чем три, они будут располагаться таким образом, что возле одного края могут соединяться 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 либо разрушатся.

Интерференция и отражения.

Переливчатые «радужные» цвета мыльных пузырей получаются за счёт интерференции (перераспределение интенсивности световой энергии) световых волн и определяются толщиной мыльной плёнки.

Когда свет проходит сквозь тонкую плёнку пузыря, часть его отражается от внешней поверхности, в то время как другая часть проникает внутрь плёнки и отражается от внутренней поверхности. Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется интерференцией этих двух отражений.

По мере того, как плёнка становится тоньше из-за испарения воды, можно наблюдать изменение цвета пузыря. Более толстая плёнка убирает из белого света красный компонент, делая тем самым оттенок отражённого света сине-зелёным. Более тонкая плёнка убирает жёлтый (оставляя синий свет), затем зелёный (оставляя пурпурный), и затем синий (оставляя золотисто-жёлтый). В конце стенка пузыря становится тоньше, чем длина волны видимого света, все отражающиеся волны видимого света складываются в противофазе и мы перестаем видеть отражение совсем (на тёмном фоне эта часть пузыря выглядит «чёрным пятном»). Когда это происходит, толщина стенки мыльного пузыря меньше 25 нанометров (единица измерения длины, т. е. 10⁻⁹ метра), и пузырь, скорее всего, скоро лопнет.

Как получить мыльные пузыри.

Самый простой способ - просто смешать средство для мытья посуды с водой. Но этот способ может не дать таких хороших результатов, каких хотелось бы получить, поэтому вот несколько приёмов, помогающих улучшить результат.

Компоненты.

Что-нибудь уменьшающее поверхностное натяжение воды, например, жидкое мыло или детский шампунь. Чем более чистое мыло (без примесей или других добавок), тем лучший результат может получиться.

Что-нибудь уплотняющее воду. Наиболее часто используется глицерин (который можно купить в аптеке). Также можно использовать сахар, который лучше растворять в тёплой воде. Однако плотность воды может стать слишком большой, поэтому важно соблюдать умеренность.

Дистиллированная вода. Вода из-под крана содержит ионы кальция, которые связывают мыло. Дистиллированная вода работает лучше.

Процедура.

Если оставить смесь открытой на несколько часов, то ее плотность тоже станет выше. Но, снова, если она станет слишком высокой, выдувать пузыри будет сложно.

Лучше избегать пузырьков или пены на поверхности смеси, аккуратно их убирая или просто дождавшись, пока они исчезнут.

То, насколько просто будет делать пузыри, зависит от множества разных факторов. Разное мыло, разные условия окружающей среды, например, лучше избегать пыльного воздуха или ветра. Также, чем больше влажность воздуха, тем лучше, а значит лучше делать пузыри в дождливый день.

Большое значение имеет материал и форма трубочки или кольца для выдувания пузырей. Кольцо используется для создания множества относительно маленьких пузырей. Трубочка для создания одного большого пузыря. Использование большого внутреннего диаметра позволяет вдувать воздух в достаточном объеме, и с минимальной скоростью, уменьшая колебания пузыря и риск его соскальзывания с трубки. Соревнования в размерах пузырей - спокойное и созерцательное занятие, надувание множества маленьких пузырей - более веселое действо.

1. 2. Эксперименты - тестирование составов мыльных пузырей в различных условиях.

Пройдясь по бескрайним просторам интернета, можно найти с десяток рецептов больших мыльных пузырей, но какой из них лучше, понять весьма сложно, что ж тогда стоит опробовать самые интересные.

Для данного эксперимента понадобились следующие вещества: (Приложение№2)

Жидкость для мытья посуды, детский шампунь, глицерин, нашатырный спирт, пищевой краситель, сахар, чайник (кипяток), очищенная вода, стаканчики. Всевозможные мерные ёмкости, трубочки. Для удобства, пронумеровываем стаканчики. И конечно, каждому из них полагается трубочка для надувания пузырей, предварительно разрезанная на конце. Изготовляем 6 мыльных растворов. По отобранным рецептам.

Тест на время жизни мыльного пузыря. (Приложение№3)

Этот тест оказался самым интересным. Было надуто 6 пузырей из 6 составов.

Первыми сдались пузыри из 3-ого и 6-ого составов, через некоторое время лопнул пузырь 1-ого состава. Далее, достаточно долго держались 5-ый и 4-ый состав, но и их пузыри лопнули. Последний пузырь, состав № 2 держался намного дольше остальных, целых 5,5 минут!

Надо сказать, что и в его составе было много сахара.

Вывод прост, сахар способствует долговечности мыльных пузырей!

Тест. Проткнуть мыльным пальцем пузырь. (Приложение№4)

Для проверки качества состава мыльных пузырей, его необходимо проткнуть пальцем, предварительно смочив его тем же мыльным раствором, и если пузырь не лопнет, то состав считается хорошим.

Тест "матрешка". (Приложение №5)

Один из самых простых, но весьма эффектных трюков с мыльными пузырями, это мыльные пузыри надутые один в другом. Что, на мой взгляд, напоминает матрешку. Поверхность обильно смачиваем мыльным составом, далее трубочка окунается в мыльный раствор и по одному один в другом надуваются пузыри (трубочку необходимо по всей длине опускаемой в пузырь также смочить раствором).

Тест, был проведен на большой длинный пузырь. (Приложение №6)

Для того чтобы делать такие мыльные пузыри, уже необходимо маленькое мастерство, измерить такой пузырь, довольно сложно.

Исходя из моих опытов, получил сводную таблицу тестирования составов мыльных пузырей, из которой можно сделать вывод. Согласно, экспериментам, победа присуждается мыльному составу № 2, а также ,практически, делит с ним первое место раствор № 4.

(Приложение№7)

Результаты опытов с теннисной ракеткой и мыльным пузырем. (Приложение №8)

В энциклопедии нашел интересный опыт с теннисной ракеткой и мыльным пузырем.
Для опыта надел на ракетку шерстяную шапочку, опустил пузырь, и осторожно заставил прыгать шарик.

Результат: мыльный пузырь, не меняя формы и не лопаясь, мягко опускается на ракетку и даже подпрыгивает. Это потому, что пузырь опирается на ворсинки шапки и как бы парит в воздухе.

Бывают ли мыльные пузыри в форме куба, треугольника, ромба? (Приложение №9)

А ещё, меня очень интересовал вопрос, бывают ли мыльные пузыри в форме куба, треугольника ромба? Мой папа, сделал мне приспособление для выдувания, разных форм. Испытав, понял, что пленка, созданная мылом вокруг пузыря, стремится принять оптимальную форму. Это значит, что при одном и том же объеме воздуха внутри пленка стремится сохранить самую маленькую наружную поверхность - ФОРМУ ШАРА. Не существует мыльных пузырей другой формы.

Мыльные пузыри на морозе. (Приложение №10)

Зимой, люблю ходить на лыжах, с родителями. В одну из таких прогулок взял с собой мыльный раствор для эксперимента. Мне очень было интересно, какие свойства могут появиться на морозе.

И узнал! При температуре воздуха -7°С, опущенный на снег пузырь замёрз. При -15ºС - замерзает при касании с поверхностью. А при -25°С - пузыри после выдувания замерзают прямо в воздухе, они при такой температуре небольшие и если продолжать их надувать, они лопаются.

На основе полученных данных методом сравнения, сопоставления с помощью экспериментов - тестирования можно сделать вывод:

Время жизни пузыря зависит от того, как долго он будет оставаться влажным. Глицерин отлично замедляет срок высыхания. Так же работает и раствор сахара с желатином.

Мыльный пузырь имеет форму - только шара. Так же выявил лучшую смесь для очень больших пузырей.

Из раствора этой смеси получаются самые качественные мыльные пузыри: 2 части мыла, 4 части глицерина и 1 часть сиропа, разведённые в 8 частях воды. Вот мой состав рецепта долговечных мыльных пузырей, который я буду использовать для создания своего представления.

Это рецепты - « победители», которые тоже показали хорошую эффективность при различных испытаниях.

Рецепт №2 -Тягучие мыльные пузыри

Состав:

1/4 чашки жидкости для мытья посуды, 1/4 чашки глицерина (из аптеки), 3/4 чашки воды, 1 столовая ложка сахара.

Рецепт №4.

Состав:

50 грамм сахара, 10 грамм кипятка - получили сироп. Смешать с моющим средством в соотношении: 20 частей сиропа и 1часть моющего средства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Моя исследовательская работа была очень интересной, увлекательной. Изучив литературные источники и ресурсы Интернета, узнал о рецептах приготовления раствора мыльных пузырей много нового.

На основе теоретических знаний мною проведено исследование растворов пузырей, апробировано на практике несколько составов рецептов мыльных пузырей с помощью различных тестов.

Исходя из моих наблюдений, сделал вывод, что разные растворы имеют различные свойства. И получил ответ, что качественные мыльные пузыри нельзя получить из любого мыльного раствора. Экспериментируя с ними, я нашел оптимальный состав для выдувания самого большого пузыря, чтобы показать вам своё увлекательное представление мыльных пузырей.

Мыльные пузыри живут секунды, но мои пузыри живут долго, летают высоко и переливаются всеми цветами радуги.

С помощью полученных знаний, я создал альбом: ««Загадки» мыльных пузырей» для ознакомления с необычным «миром» мыльных пузырей на уроке «Окружающий мир».

Время жизни пузыря зависит от того, как долго он будет оставаться влажным. Глицерин отлично замедляет срок высыхания. Так же работает и раствор сахара с желатином. Пропорции такие - глицерина добавляют от 1/5 до 1/3 частей по отношению к объёму мыльной смеси. Либо 1/4 части раствора сахара с желатином.

Для выдувания мыльных пузырей подойдут соломки для коктейля. Сделайте на одном из концов 4 коротких разреза и разведите их в разные стороны, как лепестки у цветка.

Рекомендую использовать рецепты мыльных растворов, для получения качественных пузырей. (Приложение №11).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Большая книга экспериментов для школьников/ Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э. И. Мотылёвой - Москва: ЗАО « Издательство «РОСМЭН-ПРЕСС»», 2005.-260 с.

2. Познавательные опыты в школе и дома/ Под ред. Элистер Смит; Пер. с англ. В. А. Жукова - Москва: ООО «Росмэн-Издат», 2001. -96 с.

3. Хочу всё знать!: Большая иллюстрированная энциклопедия интеллекта/ Пер. с англ. А. Зыковой, К. Молькова, О. Озёровой. - Москва: Эксмо, 2008. -440 с.: ил.

4. Я - исследователь: Рабочая тетрадь для младших школьников. - 2-е изд., испр. - Самара: Издательство «Учебная литература»: Издательский дом « Фёдоров», 2008. - 32 с.: ил.

Адреса сайтов:

1. Fun-bubbles.narod.ru

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Мыльный_пузырь

4. http://www.magicbubles.com/Index3.htm.