Презентация "Тайны мыльных пузырей" 11 класс


Подписи к слайдам:
PowerPoint Presentation

Тайны мыльных пузырей

«Мыльный пузырь, пожалуй, самое восхитительное и самое изысканное явление природы». Марк Твен

Тайна №1 Происхождение мыльного пузыря.

Ч. Бойс 100 лет назад опубликовал

  • фундаментальный труд «Мыльные пузыри»

  • 14 марта Международный день числа «Пи»
  • 9 сентября Международный день красоты

День мыльных пузырей в Москве на Старом Арбате

Длина самого большого пузыря 4,5 метра

Тайна №2 Что такое мыльный пузырь?

          • Мыльный пузырь — тонкая пленка мыльной воды, которая формирует шар с переливчатой поверхностью.
          • Пленка пузыря состоит из тонкого слоя воды, заключенного между двумя слоями молекул поверхностно активного вещества, чаще всего мыла.

Строение молекул-русалок

Прямыми измерениями было установлено, что поверхностное натяжение воды понижается в два с половиной раза при добавлении мыла: от 7*10-2 до 3*10-2 Дж/м2

Теория разрушения мыльного пузыря

    • Вследствие большого поверхностного натяжения утончившееся место пленки потянет в свою сторону жидкость из других, более толстых частей. Этим будет вновь достигнута одинаковая толщина пленки на всем протяжении, и опасность разрыва пленки исчезнет

Поверхность характеризуется двумя радиусами кривизны: r и h/2.

  • Поверхность характеризуется двумя радиусами кривизны: r и h/2.
  • Для пузыря будут смертельными те пробоины, у которых r > h/2, в остальных случаях пробоина будет залечиваться, схлопываться.

Тайна №3 Почему мыльный пузырь имеет форму сферы?

  • Коэффициент поверхностного натяжения σ может быть определен как модуль силы поверхностного натяжения, действующей на единицу длины линии, ограничивающей поверхность
  • σ = Fн/2L

Условие равновесия для мыльных пузырей

  • Избыточное давление внутри мыльного пузыря в два раза больше, чем у сферической капли, так как пленка имеет две поверхности:
  • Δp = 4σ /R
  • Условие равновесия сил поверхностного натяжения и сил избыточного давления для мыльных пузырей:
  • σ4πR = ΔpπR2
  • Сечение сферической капли

Силы натяжения мыльного пузыря формируют 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.

Теорема двойного пузыря:

  • Теорема двойного пузыря:
  • два объединенных пузыря имеют минимальную площадь поверхности при заданном объединенном объеме.
  • Мыльные пузыри - физическая иллюстрация проблемы минимальной поверхности, сложной математической задачи.

Сферическая форма существенно искажается потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря

  • Fтяж = mg

Тайна № 4 Оптика мыльного пузыря

  • Свет – это поток гипотетических частиц – корпускул
  • Ньютон

Х. Гюйгенс

  • Р. Гук
  • Свет имеет волновую природу
  • Ф. Гримальди

Т. Юнг

  • «Ценнейшее открытие доктора Юнга, которому суждено навеки обессмертить его имя, было ему внушено предметом, казалось бы, весьма ничтожным: теми самыми яркими и лёгкими пузырями мыльной пены, которые, едва вырвавшись из трубочки, становятся игрушкой самых незаметных движений воздуха».

Ход лучей в тонких пленках

Интерференция в тонких плёнках

  • Интерференцией световых волн
  • называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.
  • Когерентные волны – волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз.

Условие максимума: если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна целому числу длин волн

  • Условие максимума: если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна целому числу длин волн
  • Δd = k λ , k =0,1,2,3,… - волны усилят друг друга,
  • Δd – разность хода лучей
  • Условие минимума: если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна нечётному числу полуволн
  • Δd =(2k+1) λ/2 , k =0,1,2,3,… -волны погасят друг друга.

Почему же одни мыльные пузыри имеют радужную окраску, а другие – нет?

  • Сначала плёнка бесцветная, так как имеет приблизительно равную толщину. Затем раствор постепенно стекает вниз. Из-за разной толщины нижней утолщённой и верхней утончённой плёнки появляется радужная окраска.
  • Сомненье, вера, пыл живых страстей.
  • Игра воздушных мыльных пузырей:
  • Тот радугой блеснул, а этот - серый
  • И разлетятся все
  • Вот жизнь людей.

Тайна № 5 Толщина плёнки мыльного пузыря

  • Чтобы разрез стенки мыльного пузыря усматривался в виде тонкой линии необходимо увеличение в 40 000 раз, при таком же увеличении волос будет иметь толщину свыше 2 м.
  • Вверху – игольное ушко, человеческий волос, бацилла и паутинная нить, увеличенные в 200 раз. Внизу – бациллы и толщина мыльной пленки, увеличенные в 40000 раз. 1 μ=0,0001 см.

Тайна № 6 Долгая жизнь мыльного пузыря

  • Д.Дьюар
  • Лопнул мыльный пузырь ненадежного зыбкого счастья, Не сумев долететь к долгожданным седым облакам. Зенкевич Александр
  • Дьюар - сосуды

Тайна № 7 Свойства мыльных пузырей на морозе

  • Пузырь при медленном охлаждении переохлаждается и замерзает примерно при –7°C. Пленка оказывается не хрупкой, какой, казалось бы, должна быть тонкая корочка льда. Она обнаруживает пластичность. Пластичность пленки оказывается следствием малости ее толщины.

При выдувании пузырей на сильном морозе –20°C , –25°C сразу 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.

  • При выдувании пузырей на сильном морозе –20°C , –25°C сразу 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.

Тайна № 8 Для чего нужны мыльные пузыри?

  • Механизм удаления грязи с помощью мыльной воды

  • В метрологии и аэронавтике

  • Пульпа
  • Сжатый воздух
  • Обогащённая руда
  • Пузырьки воздуха
  • Частица руды
  • В горной промышленности

  • Живые клетки в некоторых процессах
  • сродни мыльным пузырям

  • Ураган «Эмма»
  • Ураган «Бета»

Изображения пузырей при различных разностях температур. Разность температур ΔT увеличивается от рис. a к c и равна 9, 17 и 31°C соответственно. На рис. d: возникновение вихря при ΔT = 45°C.

  • В нефтеперерабатывающей промышленности

  • «Микрореакторы» внутри мицелл

  • Полимеры
  • Красители
  • Медикаменты

  • Процесс кавитации в трубопроводе

  • Вот такой удивительный мыльный пузырь!

Рождение красоты из пены, а кажется – и вовсе из пустоты, из пустяшной капли воды, завораживает

  • Мыльный пузырь
  • Опыт с мыльными пузырями №1
  • вокруг предмета

Опыт с мыльными пузырями №2

  • Несколько пузырей друг в друге

Опыт с мыльными пузырями №3

  • Воздух вытесняется стенками мыльного пузыря

Опыт с мыльными пузырями №4

  • Мыльный пузырь
  • на предмете

Мы выдули мыльный пузырь 30 см в диаметре

«Выдуйте мыльный пузырь, – писал великий английский ученый Кельвин, – и смотрите на него:

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

  • Мир не белый и не чёрный, он такой, каким ты его видишь !

  • СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!