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.

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.
- Подготовьте рёбра. Нарежьте 12 равных отрезков трубочек. Проденьте в каждый синельную проволоку так, чтобы с обеих сторон оставались короткие концы для соединения.
- 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.
- Добавьте стойки. Прикрепите по трубочке к каждому углу квадрата. Направьте их вверх, чтобы получить четыре вертикальных ребра.
- Замкните верх. Соедините свободные концы стоек оставшимися четырьмя трубочками. Получится второй квадрат над первым.
- 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.
- Погрузите куб. Налейте раствор в ёмкость и полностью окуните каркас. Все рёбра должны намокнуть.
- 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.
- Смочите трубочку. Опустите её рабочий конец в раствор. Сухой край при касании может разорвать плёнку.
- 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.
- 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.
После погружения получается система мыльных плёнок. Замкнутый пузырь появляется при отдельной попытке: смоченную трубочку осторожно вводят в центральную область и слабо выдувают воздух.
Повторно окуните каркас и смочите конец трубочки. Поднимайте куб без рывка, уберите его от сквозняка и попробуйте слабый короткий выдох.





