РеЛис

Как сделать кубический мыльный пузырь: опыт с трубочками

Опубликовано · 6 мин чтения

Мыльный пузырь можно сделать похожим на куб, если надуть его внутри системы мыльных плёнок. Для этого соберите кубический каркас, погрузите его в раствор для пузырей и осторожно подуйте через смоченную трубочку в середину. Такой пузырь держится благодаря соседним плёнкам. Отдельно летать по комнате мыльный куб не сможет.

Мыльный пузырь может быть квадратным? Видео опыта РеЛис

Для следующих домашних проектов: подписывайтесь на наш Telegram-канал, где мы рассказываем об инженерных опытах и наборах для детей.

Возраст: 8-12 лет со взрослым. Время: заложите около 30 минут на сборку и несколько попыток. Где проводить: над подносом или в ванной, подальше от сквозняка.

Что понадобится

Подготовьте трубочки для рёбер куба, гибкие соединители и ёмкость, в которую каркас поместится целиком. Для первых попыток удобнее готовый раствор для мыльных пузырей.

  • 12 одинаковых отрезков трубочек для каркаса.
  • Ещё одна трубочка, чтобы надувать пузырь.
  • Синельная проволока: пушистые гибкие палочки для творчества.
  • Ножницы; для металлической сердцевины проволоки - кусачки у взрослого.
  • Готовый раствор для мыльных пузырей.
  • Глубокая миска или небольшой контейнер.
  • Поднос и полотенце.

Сначала подберите ёмкость, затем решайте, какого размера делать куб. Его нужно полностью окунуть в раствор, поэтому крупный каркас потребует больше жидкости. Изогнутые участки трубочек отрежьте: прямые рёбра удобнее соединять и выравнивать.

Перед началом: взрослый режет проволоку и проверяет, что металлические концы спрятаны. Раствор нельзя пить и втягивать через трубочку. Трубочка для надувания у каждого своя. Пролитую жидкость сразу вытрите, чтобы не поскользнуться.

Соберите каркас куба

У куба 12 рёбер и 8 вершин. В каждой вершине сходятся три трубочки: гибкие проволочные концы помогут соединить их в один узел.

  1. Подготовьте рёбра. Нарежьте 12 равных отрезков трубочек. Проденьте в каждый синельную проволоку так, чтобы с обеих сторон оставались короткие концы для соединения.
  2. Сделайте нижнюю грань. Разложите четыре трубочки квадратом. Скрутите проволочные концы в местах стыков. Пока не затягивайте узлы окончательно: к ним ещё нужно присоединить вертикальные рёбра.
  3. Добавьте стойки. Прикрепите по трубочке к каждому углу квадрата. Направьте их вверх, чтобы получить четыре вертикальных ребра.
  4. Замкните верх. Соедините свободные концы стоек оставшимися четырьмя трубочками. Получится второй квадрат над первым.
  5. Проверьте геометрию. Поставьте каркас на стол. Поправьте перекошенные углы, затем закрепите соединения. Взрослый убирает острые концы внутрь трубочек.

Предложите ребёнку проверить конструкцию: все ли рёбра одинаковы, замкнуты ли грани, не складывается ли куб при подъёме. Если каркас сильно меняет форму в руках, сначала подтяните соединения.

Получите мыльные плёнки и надуйте пузырь

Сначала внутри каркаса появится система плёнок. Чтобы получить замкнутый пузырь, понадобится отдельная попытка со смоченной трубочкой.

  1. Погрузите куб. Налейте раствор в ёмкость и полностью окуните каркас. Все рёбра должны намокнуть.
  2. Поднимите без рывка. Держите куб над ёмкостью и рассмотрите плёнки сбоку. Они тянутся от рёбер внутрь. В центре может появиться маленькая квадратная перемычка; если её нет, погрузите куб ещё раз.
  3. Смочите трубочку. Опустите её рабочий конец в раствор. Сухой край при касании может разорвать плёнку.
  4. Введите трубочку в центр. Осторожно введите смоченный конец в центральную область, где сходятся плёнки. Не толкайте каркас. Если плёнка порвалась, снова окуните куб и смочите трубочку перед новой попыткой.
  5. Выдувайте понемногу. Сделайте короткий слабый выдох и следите за результатом. Внутри может вырасти пузырь, который соседние плёнки удерживают в форме, похожей на куб. Остановитесь, пока он не стал слишком большим.

Дуть нужно только наружу. Если ребёнок пока путает выдох и вдох через трубочку, надувает взрослый, а ребёнок рассматривает результат.

Посмотрите на грани: они могут слегка выгибаться. Мыльный пузырь не повторяет твёрдый куб с точными углами. Сделайте фото сбоку и сравните очертания пузыря с рёбрами каркаса.

Почему пузырь меняет форму

Свободный пузырь обычно становится шаром: при заданном объёме шар имеет наименьшую площадь поверхности. Внутри каркаса форму задают ещё и границы, к которым прикреплены плёнки.

Поверхностное натяжение стремится уменьшить площадь мыльной плёнки. Пока пузырь свободен и почти не испытывает внешних воздействий, это приводит к округлой форме.

У плёнок на каркасе другая задача: они прикреплены к рёбрам и перестраиваются внутри этих границ. После погружения можно увидеть внутренние поверхности, сходящиеся к центру, вместо шести отдельных стенок по внешним граням куба.

Когда в центральной области появляется пузырь с воздухом, окружающие плёнки тянут его в разные стороны. Поэтому он принимает кубоподобную форму. Каркас и соседние плёнки нужны для её поддержки: после отделения от плёнок пузырь будет стремиться округлиться.

Перед опытом спросите ребёнка: «Как думаешь, плёнки затянут шесть внешних граней или соберутся внутри?» После погружения сравните предположение с тем, что видно в каркасе.

Если плёнка лопается

Начните с повторного погружения каркаса и смачивания трубочки. Меняйте по одному условию, чтобы понять, что повлияло на результат.

Что происходит
Плёнки рвутся сразу после подъёма
Что попробовать
Поднимайте каркас медленнее, уберите его от вентилятора и открытого окна.
Что происходит
При касании трубочкой появляется дырка
Что попробовать
Ещё раз смочите рабочий конец в растворе.
Что происходит
Вместо одного пузыря растёт пена
Что попробовать
Дуйте слабее, короткими выдохами.
Что происходит
Видны плёнки, но центрального квадрата нет
Что попробовать
Снова погрузите куб и рассмотрите плёнки с другой стороны: возможны разные конфигурации.
Что происходит
Даже обычный круглый пузырь не надувается
Что попробовать
Проверьте раствор отдельно от каркаса. Попробуйте свежий готовый раствор в чистой ёмкости.

Квадратная перемычка внутри уже даёт материал для наблюдения, даже если надуть пузырь пока не удалось. Можно зарисовать, какие поверхности соединяются, и вернуться к надуванию позже.

Версия 2.0: измените одно условие

Для следующей проверки сохраните каркас и раствор, но измените силу выдоха. Сравните, что происходит при слабом коротком выдохе и при более сильном.

До проверки запишите предположение ребёнка. После каждой попытки отметьте результат: появился пузырь, возникла пена или плёнка лопнула. Несколько наблюдений помогут выбрать способ надувания для этого каркаса и раствора.

Следующий вопрос - как форма рамки меняет плёнки. Соберите плоский квадрат из таких же трубочек, окуните в тот же раствор и сравните его с объёмным кубом. Пусть ребёнок сначала нарисует ожидаемый результат, а затем поправит рисунок по наблюдению.

Другие идеи для следующей сборки можно выбрать в разделе «Сделай сам».

Источники

Австралийский национальный университет, Making a Cube Bubble: сборка каркаса и надувание пузыря в центре. Институт физики, Bubbles Squared: центральная квадратная плёнка и кубоподобный пузырь. Exploratorium, Soap-Bubble Shapes: мыльные плёнки на объёмных каркасах и уменьшение площади поверхности.

Вопросы об опыте

Кубоподобную форму удерживают каркас и соседние мыльные плёнки. Свободный пузырь обычно округляется, поэтому мыльный куб не сможет отдельно летать по комнате.

Сделай самМыльные пузыриПоверхностное натяжениеДомашние опыты

Как насчёт нового инженерного проекта для ребёнка? Бесплатно!

Разыгрываем наборы, из которых ребёнок своими руками собирает настоящий работающий проект.

Все условия в нашем Telegram 👇

Перейти в Telegram

Читайте далее