Проект "Исследование мыльных пузырей на устойчивость"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №26

Мирнинского образования г.Мирный Республики Саха (Якутия)

 НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ШКОЛЬНИКОВ

«Я- исследователь»

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ

по теме

«Исследование мыльных пузырей

 на устойчивость»

Выполнила: Антропова Ангелина,

ученица 2 класса А,

МАОУ «СОШ№26»  

Руководитель:

Бахтина Татьяна Николаевна,

учитель начальных классов,

МАОУ «СОШ№26» 

г. Мирный, 2021г

Содержание

Введение……………………………. ………………………………………………….3

Основная часть

Глава I. Теоретическое исследование

1.1.          Что такое «мыльный пузырь» и как его получить? …………………………..5

1.2.          История возникновения мыльного пузыря………………………...…………  5

1.3.          Интересные сведения о мыльных пузырях ........................................................5

Глава II. Экспериментальное исследование

2.1.Компоненты и инструменты для получения  мыльных пузырей………………..7

2.2. Исследование мыльных пузырей на устойчивость …………………………..….7

2.3. Опыты  с мыльными пузырями……..……………………………………………..9

Глава III. Заключение……..…………………………………………………………13

Литература ………………………………..……….................................................. ...15

Приложение …………………………………………...................................... ….……..16

Введение

Мне всегда нравились мыльные пузыри. Выдувать, а потом ловить их.Это было одним из самых любимых моих занятий. Однажды я увидела шоу, в котором пузыри выдували огромных размеров и проделывали с ними разные трюки: надували дымом, брали их в руки, делали из них гирлянды, помещали внутрь пузырей различные предметы и даже людей!

Неужели это возможно с обычными мыльными пузырями? А я сумею сделать подобные трюки? Раньше я пользовалась наборами для выдувания мыльных пузырей, которые были куплены в магазинах, и таких пузырей не получала никогда. И совместно со своим учителем мы  решили  провести исследование.

        Актуальность данного исследования в том, что выяснение главного от чего же зависит и что влияет на устойчивость мыльных пузырей, позволит мне доставлять минуты радости своим друзьям и близким, не требуя определенных затрат.

       Цель проекта: выяснить секрет устойчивости мыльного пузыря. Выяснить, можно ли получить большие и крепкие мыльные пузыри самостоятельно в домашних условиях.

Для достижения поставленной цели нам необходимо решить следующие задачи:

1.     Изучить и проанализировать литературу по теме.

2.     Выяснить, можно ли получить большие и крепкие мыльные пузыри самостоятельно в домашних условиях.

3.     Исследовать рецепты мыльных пузырей.

4.     Провести опыты с мыльными пузырями.

5.     Сравнить полученные результаты.

6.     Сформулировать рекомендации по выдуванию мыльных пузырей.

    Гипотеза: на устойчивость мыльного пузыря и его размер влияет состав мыльного раствора и качество воды, на основе которой сделан мыльный пузырь.

   Объект исследования: мыльный пузырь.

   Предмет исследования: прочность мыльных пузырей.

   Выбор методов исследования определяется характером решаемых задач.

Методы:  - аналитический метод;

                  - опытно -экспериментальный;

                  - наблюдения;

                  - обобщение данных.

     Методологической основой исследования являются эксперименты, наблюдения.

     На первом этапе исследования изучила и проанализировала литературу, рецепты, инструменты необходимые для получения мыльных пузырей и определила содержание работы на следующий этап. Внимание сконцентрировала на то, что необходимо проверить найденные рецепты мыльных пузырей, выявить в каком случае получается большой красивый мыльный пузырь, насколько долго он не лопается и парить в воздухе, от чего это зависит.

На протяжении четырех месяцев проводились эксперименты, наблюдения за мыльными пузырями.

   Практическое применение данной работы возможно на уроках окружающего мира, изобразительного искусства, при праздновании Дня именинника и других детских праздников.

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

1.1.          Что такое «мыльный пузырь»?        

Мыльный пузырь – это шарик, который образован тонкой многослойной плёнкой мыльной воды и наполнен воздухом. Пленка пузыря состоит из тонкого слоя воды, заключенного между двумя слоями молекул. Эти молекулы интересны тем, что одна часть их является гидрофильной (любит воду), а другая гидрофобной (боится воды).

1.2 История возникновения мыльного пузыря

В сети  Интернет я узнала, кто же все-таки придумал мыльные пузыри. Их история связана с человеком по имени Пумпатус, который сам, на свой страх и риск придумал, способ выдувания мыльных пузырей.

Люди жили очень долго без мыла и наконец, его изобрели, и король приказал всем мыться. За неповиновения грозился преисполнить смертную казнь. Только один старый сапожник по имени Пумпатус спрятался в своей коморке, и курил трубку, но в один момент в эту трубку попала пена, и он выдул свой первый мыльный пузырь. Поэтому его не только ни казнили, а обрадовались и любовались, как один за другим из этой трубки выдувались пузыри. Это было чудо. Дамам дарили букеты из мыльных пузырей, украшали залы, дворцы, мужчины носили из них шляпы ,это было чудесно, хоть и недолговечно.

Когда появился первый мыльный пузырь – неизвестно. Но даже на рисунках-фресках, которые ученые раскопали в древнем городе Помпеи, нашли изображения детей, выдувающих мыльные пузыри.

1.3 Интересные сведения о мыльных пузырях

Изучая вопрос о мыльных пузырях, я узнала что:

1.     Мыльный пузырь переливается всеми цветами радуги, потому что лучи света отражаются от внешней и внутренней поверхностей пленки, которая его образует. Это явление, называется интерференция. Цвет пузыря меняется, потому что мыльная пленка «тает», т.е. со временем становится тоньше.

2.     Мыльный пузырь надувается теплым воздухом из наших легких. А теплый воздух обычно легче воздуха в комнате или на улице. Поэтому пузырь сначала летит вверх, а потом воздух в нем остывает и пузырь опускается.

3.     Мыльные пузыри могут сохраняться достаточно долго. Английский исследователь Джеймс Дьюар хранил мыльные пузыри в особых бутылках, которые защищали их от пыли, высыхания и сотрясения воздуха. В таких условиях ему удалось сохранять некоторые пузыри больше месяца!

4.     Мыльный пузырь можно заморозить. Замерзает он при температуре примерно -7 0С. Для замораживания достаточно положить на пузырь снежинку или осторожно опустить его на снег. При этом пузырь не разобьется, а если на ледяной шарик слегка надавить, то на нем появятся вмятины.

5.     К мыльным пузырям ученые относились очень серьезно и сделали много разных полезных открытий, изучая их. Например:

ü на основе бутылки с двойными стенками, в которой Дьюар хранил мыльные пузыри, изобрели термосы и баллоны для перевозки газов;

ü наблюдая замораживание мыльного пузыря, придумали, как можно замораживать клетки, органы и целые живые организмы и используют это в медицине;

ü архитекторы, изучая форму поверхности мыльного пузыря – сферу, придумали, как использовать это в строительстве зданий.

Глава II. Экспериментальное исследование

2.1. Компоненты и инструменты для получения мыльных пузырей

      Для того, чтобы выдуть обычный мыльный пузырь нам понадобятся вода, моющее средство и инструменты.

     Вода. Простая вода из-под крана не подойдет. Пузыри из нее получаются непрочными из-за примесей и солей. Самый простой способ приготовить подходящую воду в домашних условиях – хорошенько прокипятить ее и дать отстояться. Для приготовления раствора лучше брать теплую воду – в ней быстрее растворяется моющее средство.

   Моющее средство. Мы взяли средство для мытья посуды, хозяйственное мыло, шампунь были разведены в двух видах воды: обычной и дистиллированной.

   Глицерин. «Секретный компонент». Насколько долго живёт мыльный пузырь, зависит от того, как долго он будет оставаться влажным. Оказывается, с этой целью в жидкость для мыльных пузырей-долгожителей добавляют глицерин! Он продается в аптеке. Глицерин – это средство, которое замедляет время высыхания пузыря, делает его стенки прочнее и пузырь дольше «живет». 

  Сироп желатина. «Секретный компонент». Желатин, набухший в воде, также добавляют в мыльный раствор. От этого пузырь становится еще прочнее, а его устойчивость лучше!

  Инструменты:

   Для изготовления мыльных пузырей мы использовали  разные подручные материалы: трубочки для коктейлей, кольца диаметром 15 см и 3 см, насадки в виде звезды и колец также двух разных размеров, воронка малая и размером больше, изготовленная самостоятельно (от пластиковой бутылке отрезано горлышко), секундомер. (Приложение 1).

2.2 Эксперименты на выявление самого лучшего раствора.

  Для исследования, мы взяли

Рецепт раствора № 1

t   100 мл обычной воды,

t   50 мл жидкого мыла,

t   в раствор№2 добавили 10 мл глицерина.

Рецепт раствора № 3

t   100 мл дистиллированной воды,

t   100 мл жидкого мыла,

t  в раствор№4 добавили 10 мл глицерина.

Рецепт раствора № 5

t   100 мл обычной воды,

t  100 мл шампуни ,

t  в раствор№6 добавили 10 мл глицерина.

Рецепт раствора № 7

t   100 мл дистиллированной воды  

t  100 мл шампуни,

t  в раствор№8 добавили 10 мл глицерина.

Раствор № 9

t  100 мл обычной воды,

t  100 мл моющего средства для мытья посуды,

t  в раствор№10 добавили 10 мл глицерина и 20 мл желатина.

Раствор № 11

t  100 мл дистиллированной воды  

t  100 мл моющего средства для мытья посуды ,

t  Цветная гуашь

t  в раствор№12 добавили 10 мл глицерина.

Таким образом, получилось каждого средства по четыре стакана с глицерином, желатином и без них. Всего 12 растворов.

    Из каждого раствора выдувалось десять пузырей. Наблюдали за размером пузыря и сколько по времени он продержится. В таблицу внесли средние значения. (Приложение 2 таблица).

      ВЫВОД: самым прочным оказался раствор с моющим средством «Fairy», приготовленный на дистиллированной воде с добавлением глицерина и сиропа желатина.

       Самая лучшая смесь для очень больших пузырей — 2 части мыла, 4 части глицерина и 1 часть сиропа желатина, разведённые в 8 частях воды.

      Тест на качество приготовленного раствора.

1.Если пузырь диаметром 10 см не лопается 30 секунд - значит хороший раствор.

2.Обмакнуть палец в раствор и проткнуть свежевыдутый пузырь. Если он не лопнет, значит, сделали все правильно.

       Необходимо также выбрать инструмент для надувания пузырей, так как трубка для пузырей подойдёт не всякая. Самый простой инструмент – соломинка,  пластиковые трубочки, проволочное кольцо. Если никаких инструментов нет под рукой, то не беда - есть рука. Нужно сложить большой и указательный пальцы колечком ( как  для жеста ок), окунуть эту фигуру в мыльный раствор и дуть.  С помощью пластмассовой трубочки можно выдувать только маленькие пузыри. Для самых больших пузырей понадобилась воронка. У меня имеется две воронки разных размеров.  Конечно, дуть пришлось с перерывами, каждый раз зажимая отверстие. "Единым духом" такой пузырь надуть не получилось: в него входит, наверное, ведро воздуха! У меня получился пузырь диаметром 15-20 сантиметров, не хватило «духу» и опыта надуть больше и он лопнул.

        2.3. Опыты с мыльными пузырями

Опыт 1. Пузырь в пузыре.

Для того чтобы в пузыре появился пузырь и не один, мне понадобилось: мыльный раствор, воронку и трубочку хорошо смоченные в растворе. Из воронки прямо в посуде с раствором  надула большой пузырь, в этом пузыре при помощи тоненькой трубочки надула в большом пузыре пузырь поменьше и так повторила несколько раз. Трубочку аккуратно вытащила и пузыря. Заметила, что маленький пузырь будет висеть, держась за пузырь больше. (Приложение 3).

Вывод: лучше получился пузырь в пузыре  с раствором №11.

Опыт 2. Мыльные пузыри вокруг предмета.

Для этого опыта я взяла кольцо небольшого размера и подходящий поддон, куда я налила раствор. В центр поддона я поставила маленькую игрушку, кольцо опустила в мыльный раствор и медленно начала поднимать кольцо вверх. Таким образом, игрушка оказалась внутри мыльной плёнки, по форме напоминающей песочные часы.  Кольцо я поднимала и опускала несколько раз, как бы «одевая» и «раздевая» игрушку мыльной плёнкой. Опыт потребовал аккуратного  и неспешного обращения с инструментами. (Приложение 4).

Вывод: лучше получился пузырь в пузыре  с раствором №9.

Я решила усложнить и попробовать следующий опыт для выдувания пузыря вокруг предмета. В посуду наливала мыльный раствор настолько, чтобы дно тарелки было покрыто слоем в 2-3 мм, в середину поместила предмет и накрываем воронкой. Затем, медленно поднимая воронку, дула в её узкую трубочку, - образовывался мыльный пузырь; когда же этот пузырь достигает достаточных размеров, наклонила воронку в сторону, высвобождая из-под неё пузырь.

Затем смочив руку мыльным раствором, достала из пузыря и опустила в пузырь маленькую игрушку.  (Приложение 5).

Вывод: лучше получился пузырь в пузыре  с раствором №10.

Опыт 3. Замёрзший пузырь.

        Необычные пузыри можно делать зимой. Для этого я развела в снеговой воде шампунь и добавила туда несколько капель чистого глицерина. Выдувала пузыри на улице при температуре минус -12 градусов: пузырь замерз, покрылся тонкой ледяной плёнкой с узорами  и тут же рассыпался на мелкие льдинки. Действие происходило быстро, пузырь продержался около 10 секунд. (Приложение 6).

Также я пробовала выдувать пузыри при t = - 24°. Пузырь превратился в ледяной шар, похожий на яйцо.  Через пару секунд он покатился. Я взяла его  в руки, пленка разрушилась и быстро растаяла. (Приложение 7).

Вывод: лучше получилось с раствором №3.

Опыт 4. Разные насадки.

У меня в наличии имеются разные инструменты для выдувания пузырей: тройная насадка, воронка малая, кольца двух разных размеров, инструмент для выдувания пузырей с направлением вниз.

Для того, чтобы одновременно выдуть три пузыря или пузырь-цветок, я взяла тройную насадку. Пузыри выдувались равномерно из трёх отверстий. Лопнули в один миг. Я успела запечатлеть на фото пузырь-цветок, который оказался достаточно устойчив и продержался около 30 секунд. (Приложение 8).

Вывод : лучше получилось с раствором № 4.

Опыты с инструментами воронка и насадка вниз получились похожими. Пузыри выдувались долго, напоминая надувание воздушного шара, получались большими и держались долго, около минуты.

Вывод : лучше получилось с раствором № 8.

Очень захотелось испытать инструмент кольцо большого размера. Но выдуть настоящий мыльный пузырь из него не получилось, сколько бы усилий я не прикладывала.  Но! Как только мы на кольцо набрали мыльную плёнку и провели им в воздухе резкими махающими движениями, тут же выдувались огромные мыльные пузыри как в шоу! Значит, таким пузырям нужен сильный поток воздуха.

Пузыри оказались большими, но неустойчивыми и тут же лопались в воздухе. Этот опыт оказался для меня сложным, но интересным.

Вывод : лучше получилось с раствором №5.

И еще один забавный опыт у меня получился, который я назвала «Мыльная шапка». В большую посуду я налила раствор №2, взяла тонкую длинную трубочку для коктейлей и начала быстро и часто выдувать пузыри прямо в посуде. Пузырей становилось всё больше и больше, образовалась настоящая мыльная шапка. Эти пузыри прожили совсем недолго, таяли быстро один за другим. (Приложение 9).

Опыт 5. Цветной пузырь.

Мне захотелось выяснить, а устойчивыми ли окажутся цветные пузыри? В мыльный раствор я добавила гуашь синего цвета, раствор действительно стал ярко-синим. Я попробовала выдуть синий пузырь и у меня получилось! Плёнка пузыря имела синий оттенок, краска стекала вниз на дно мыльного пузыря, а после того, как они лопались, следы краски оставались на полу, руках, столе. Но на устойчивость пузыря добавление краски никак не повлияло. Он продержался ровно столько же, сколько и без неё. (Приложение 10).

Вывод : лучше получилось с раствором №12.

Глава III. Заключение

       Поработав над выбранной темой, я доказала, что в домашних условиях можно создать универсальный состав для замечательных устойчивых мыльных пузырей и подтвердила свою гипотезу, что на устойчивость мыльного пузыря и его размер влияет состав мыльного раствора и качество воды, на основе которой сделан мыльный пузырь.

       Мыльный пузырь состоит из самых простых компонентов – воды и мыла или моющих веществ. Но для качественных пузырей нужна особенная – мягкая вода и не всякое мыло.

      Различные добавки к основным компонентам раствора помогают «укрепить» пленку пузыря и сделать его «долгожителем». Самые доступные и эффективные в домашних условиях – глицерин и желатин. Именно их наличие в составе раствора позволяет выдувать большие и крепкие пузыри.

     Рецептов раствора для мыльных пузырей очень много, но все авторы отмечают, что на качество пузырей сильно влияют многие внешние факторы: влажность воздуха, температура, время года, пыль, ветер, качество мыла и др. Поэтому точных пропорций идеального раствора нет. Единственный способ сделать хороший раствор – это метод собственных проб и ошибок. В нашем опыте лучшие результаты показал мыльный раствор по рецепту:

      100 мл обычной воды,

      100 мл моющего средства для мытья посуды,

      в раствор№10 добавили 10 мл глицерина и 20 мл желатина.

     Выдувая мыльные пузыри, поднимается настроение, мы забываем все проблемы, при этом хорошо разрабатываются лёгкие. Всё это благотворно влияет на здоровье.  Исследование мыльных пузырей – очень интересное занятие. Возможно, я продолжу эту работу в старших классах, когда будем изучать физику, и секреты мыльного пузыря раскроются с другой стороны.

Моя мечта

Выдуть самостоятельно гигантский мыльный пузырь можно после некоторой тренировки и разъяснения взрослых. Но получается такой пузырь не всегда. Возможно, требуется внести изменения в рецепт состава. И стоит обязательно повторить этот эксперимент летом на улице с помощью ветра.

         “Пузыреолог - он как ловец ветра. Со временем становишься невероятно чувствительным к малейшим изменениям. Ведь для того чтобы получить действительно большой пузырь, необходимо учитывать направление и силу каждого дуновения”, - говорит Сэм Хит. (Приложение 11).

        Мыльный пузырь – чудо, созданное человеком. С точки зрения физики обычный мыльный пузырь и по сей день хранит немало загадок.

Литература

1.Гегузин Я. Е. Пузыри: Наука, 2005г.

2.Варламов С. Эксперименты с мыльной пленкой/ С.Варламов //Квант. — 2006. — № 3, с. 37-38.

3.Тит Том. Научные забавы: интересные опыты, самоделки, развлечения/ Тит Том - М.: Издательский дом Мещерякова,2008. - 224с.

4.Скляревский Е. Мыльный пузырь как загадка науки.2012г.

5.Интернет--ресурсы :

      http://ru.wikipedia.org/

      http://bubblesmile.narod.ru/recept.htm «Сайт о мыльных пузырях»

      Большие мыльные пузыри. Маленькие эксперименты любителей мыльных пузырей. Fun-bubbles.narod.ru

      Мыльные пузыри на морозе. Статья электронной библиотеки международной общественной организации «Наука и техника» http://n-t.ru/tp/nr/mp.htm

      Мыльные пузыри в живописи. Архив блога Фан-клуб любителей Японии. http://japanblog.su/post164242869/

ПРИЛОЖЕНИЕ№1

ПРИЛОЖЕНИЕ№3

ПРИЛОЖЕНИЕ№4

ПРИЛОЖЕНИЕ№5

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 (продолжение)

ПРИЛОЖЕНИЕ№7

ПРИЛОЖЕНИЕ№6

ПРИЛОЖЕНИЕ№8

ПРИЛОЖЕНИЕ№8 (продолжение)

ПРИЛОЖЕНИЕ№8 (продолжение)

 ПРИЛОЖЕНИЕ№9

ПРИЛОЖЕНИЕ№10

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

Сэм Хит, пузыреолог

ПРИЛОЖЕНИЕ№2

Сводная таблица тестирования составов мыльных пузырей: