Як правильно видувати мильні бульбашки
Відео: Як зробити великі мильні бульбашки
Французькі фізики з університету Ренна розробили модель, що описує процес видування мильних бульбашок. Параметрами, що впливають на обсяг виходять бульбашок, виявилися швидкість і діаметр перетину потоку повітря, і, в деяких випадках, розміри каркаса для мильної плівки. Робота опублікована в журналі Physical Review Letters, короткий її опис наводить Physics.
Експеримент за освітою мильних бульбашок
Анімація: Louis Salkin, et al. / Physical Review Letters, 2016
Вчені відтворили в лабораторних умовах збільшену модель дитячої іграшки для видування мильних бульбашок. Плівка з мильного розчину різного складу мала метрові розміри, а повітряний потік певної швидкості видувався з сопла заданого діаметра. Через великої площі плівки, вода з верхньої її частини постійно стікала вниз, і для підтримки постійної товщини, фізики збирали воду внизу каркаса і за допомогою насоса закачували назад наверх. Якщо потрібно збільшити діаметр перетину потоку повітря, вчені просто відсували сопло від плівки, і розходиться по конусу потік, досягаючи її, мав уже набагато більший діаметр.
Відео: Спанч Боб - Мильні бульбашки
Результати безлічі експериментів показали, що основним параметром, що впливає на відрив бульбашок, є швидкість потоку повітря. Вчені з`ясували, що існує порогове її значення, після якого стає можливим відрив міхура. У момент її досягнення здуття на плівці стає схожим на півсферу, а при великих величинах процес відриву стає «автоматичним».
На обсяг бульбашок впливає, в першу чергу, не швидкість, а розмір перетину потоку повітря. Чим він більший, тим більший утворюється мильна сфера. При цьому для кожного діаметра перетину є відповідна йому порогова швидкість потоку - чим більше діаметр потоку біля поверхні плівки, тим менша швидкість потрібно для відриву від неї міхура.
Відео: Кальян і мильні бульбашки
Дитина, видуваючи мильна бульбашка, не стежить за діаметром потоку повітря, і він може виявитися набагато більше, ніж діаметр каркаса для мильної плівки. Щоб протестувати на експерименті такий випадок, фізики відсунули сопло на достатню відстань від каркаса. Виявилося, що навіть складна структура турбулентних течій в потоці практично не впливає на утворюється міхур: істотним залишається лише його діаметр, а турбулентність впливає опосередковано, через розширення потоку. Причому, якщо він стає більше розміру каркаса, обсяг міхура визначається діаметром каркаса.
На подив авторів, процес видування мильної бульбашки досі не був вивчений в деталях. Незважаючи на гадану простоту цього дослідження, воно має потенціал практичного застосування. Розуміння причин, що впливають на утворення пухирів, виявляється вирішальним фактором в таких областях, як виробництво скла, створення контрольованої піни в будівництві, побутової та харчової промисловості, і навіть в космологічної теорії бульбашок «справжнього» вакууму.
