Construiți cea mai bună baghetă pentru bule mari

Concepte cheie
Chimie
Tensiunea suprafeței
Molculele de apă

Introducere
Ați încercat vreodată să suflați un balon și, oricât de mult ați încerca, acel balon pur și simplu nu se va forma? De ce se întâmplă acest lucru? De ce se formează bulele de aer? Și de ce este mai greu să faci bule uneori? În această activitate vom explora modul în care se formează bulele și vom testa limitele cât de mari pot deveni bulele noastre!

Context
După cum probabil știți, bulele se bazează pe tensiunea de suprafață pentru a se menține împreună. Moleculelor de apă le place să se agațe unele de altele și, la fel cum magneții se aliniază și se atașează de alți magneți de care sunt atrași, moleculele de apă se aliniază unele cu altele și formează legături de hidrogen, creând tensiune de suprafață. Această tensiune superficială permite suprafeței apei să acționeze ca o membrană elastică, întinzându-se și menținând o formă. Dacă aruncați o cantitate mică de apă pe o bucată de hârtie cerată, puteți vedea un exemplu excelent de tensiune superficială în acțiune. În loc să se împrăștie sau să se aplatizeze, apa va forma picături mici, sferice pe hârtie. Aceste picături de apă își pot păstra forma deoarece moleculele de apă sunt mai atrase unele de altele decât de hârtia cerată. Forța acestei atracții ajută la menținerea împreună a picăturii de apă.

Tensiunea superficială a apei este atât de puternică, de fapt, încât ne împiedică să facem bule doar din apă. Adăugarea de săpun sau detergent scade tensiunea superficială a apei, permițând formarea bulelor. Acesta face acest lucru prin crearea de spațiu între moleculele de apă, scăzând puterea de atracție a acestora una față de cealaltă. Dacă vă gândiți din nou la magneți, atunci când doi magneți sunt foarte aproape unul de celălalt, atracția dintre ei este mult mai puternică decât atunci când îi separați încet. Decreasing the strength of the attraction between water molecules lowers the surface tension of the bubble solution, allowing bubbles to form!

Materials

• Two dowel rods (At least half an inch diameter works best.)
• Two screw eyes (a closed loop with a threaded base)
• Yarn or baker’s twine (at least 18 feet)
• Two washers
• Bubble solution (Optional make-your-own bubble solution ingredients are listed below.)
• A large bucket to hold bubble solution
• Outdoor area with space to run!
• An adult helper
• A measuring tape
• Scissors

Bubble Solution (Makes approximately one-half gallon.)

• Eight cups of Water
• One-half cup liquid dish soap (Blue Dawn works well.)
• One tablespoon glycerin
• One tablespoon baking powder

Preparation

• This activity could get a little messy. Din acest punct încolo, totul ar trebui să se facă afară!

• Vărsați soluția de bule în găleata dumneavoastră. Dacă vă faceți propria soluție pentru bule, combinați toate ingredientele în găleată și amestecați ușor pentru a le combina. (Încercați să evitați să creați o spumă spumoasă la suprafața soluției.)
• Solicitați ajutorul adultului dumneavoastră să vă ajute să atașați un ochi de șurub la un capăt al fiecărei tije.

Procedură

• Tăiați o bucată de un metru și jumătate de sfoară și treceți-o printr-o șaibă și prin fiecare ochi de șurub, făcând o buclă. Legați capătul sforii împreună (nodul poate fi oriunde). Aceasta este bagheta dvs. de bule!
• Așezați găleata cu soluție pentru bule într-o zonă deschisă. Așezați banda de măsurat pe sol, începând de la găleata dvs. și întinzându-se cel puțin 3 metri în direcția în care bate vântul.
• Suportați tijele la capetele fără ochiuri de șurub. Atingeți ușor cele două ochiuri de șurub împreună și scufundați complet firul în soluția cu bule.
• Scoateți ușor bagheta din soluția cu bule. Separați capetele tijelor pentru a deschide bucla de fir.
• Țineți bagheta departe de corp și mergeți încet de-a lungul benzii de măsurare, în direcția vântului. Cât de mare credeți că veți reuși să creați o bulă?
• Ajută-l pe ajutorul tău adult să măsoare lungimea bulei pe care o creezi! Încercați-o de cel puțin cinci ori și rețineți-o pe cea mai lungă.
• Tăiați sfoara și scoateți-o din baghetă. Păstrați șaiba!”
• Tăiați o lungime de 1,80 m de sfoară și treceți-o printr-o șaibă și prin fiecare ochi de șurub, făcând o buclă. Legați capătul sforii împreună (nodul poate fi oriunde).
• Repetă pașii de mai sus pentru a face bule, folosind bagheta mai mare. Măsurați cel mai lung balon pe care îl puteți crea cu sfoara de 2,5 metri. Credeți că aceste bule vor fi mai ușor sau mai dificil de format?
• Tăiați sfoara și scoateți-o din baghetă. Păstrați șaiba!
• Tăiați o lungime de nouă picioare de sfoară și treceți-o prin două șaibe și prin fiecare ochi de șurub, făcând o buclă. Legați capătul sforii împreună. (Nodul poate fi oriunde.)
• Puneți-l pe ajutorul dumneavoastră adult să vă asiste în timp ce repetați pașii de creare a bulelor, cu amândoi ținând bagheta. Măsurați cel mai lung balon pe care îl puteți crea cu sfoara de nouă picioare. Credeți că veți reuși să creați bule cu bagheta de nouă picioare? Credeți că ar putea fi mult mai mari?
• Extra: Testați soluția pentru bule. Încercați să îndepărtați glicerina sau praful de copt. Cum afectează aceste ingrediente bulele pe care le creați?
• Extra: Lăsați soluția de bule să stea peste noapte, apoi încercați din nou această activitate. Testați pentru a vedea dacă obțineți bule mai mari!

Observații și rezultate
În această activitate ați creat unele dintre cele mai mari bule posibile, cu doar un pic de sfoară și puțină răbdare! Este posibil să fi constatat că a fost mai ușor să creați bulele lungi cu sfoara mai scurtă. Pe măsură ce sfoara a devenit mai lungă (în special la nouă picioare), este posibil să fi fost mai dificil pentru bule să se formeze.

Știm că bulele își pot păstra forma ca urmare a tensiunii de suprafață. De fapt, amestecul de soluție pentru bule care alcătuiește suprafața unei bule este compus din trei straturi foarte subțiri: săpun, apă și un alt strat de săpun. Acest lucru se numește peliculă de săpun. Tensiunea superficială a stratului de apă este cea care menține bula laolaltă. Prin urmare, atunci când apa dintre straturile de săpun se evaporă, balonul se sparge. Pentru a face bule mai mari și mai puternice, trebuie să îngroșăm pereții de săpun, pentru a împiedica apa să se evapore. Pentru a face acest lucru, am adăugat glicerină, pentru a ajuta la îngroșarea acestor pereți de săpun și pentru a ține balonul împreună! Acest lucru face ca baloanele să fie mai puternice, mai mari și să dureze mai mult timp.

La un anumit punct, totuși, baloanele devin prea mari pentru a se ține împreună. Bulele mai mari au o suprafață mai mare, ceea ce înseamnă mai multe locuri pentru ca forțele externe, cum ar fi presiunea aerului și gravitația, să aibă un efect. În plus, bulele mai mari au propria lor greutate de susținut. Imaginați-vă că construiți un tunel cu LEGO. Puteți face un tunel foarte lung cu un diametru mai mic. Cu toate acestea, dacă încercați să faceți un tunel prin care ar putea trece un adult, acesta va avea mai multe probleme în a-și susține propria greutate. Acest lucru este similar cu ceea ce ați experimentat cu bagheta de sfoară de nouă picioare. Corpul bulei a fost mult mai mare și, prin urmare, mult mai fragil.

Curățare
Varsă amestecul de săpun în scurgere.

Mai multe de explorat
Bubble-ology, de Science Buddies
Blow the Biggest Bubbles, din Scientific American
The Chemistry of Clean: Faceți propriul săpun pentru a studia sinteza săpunului, de Science Buddies
Suflați cele mai bune bule, de la Scientific American
Activități de știință pentru toate vârstele!, de la Science Buddies

Acestă activitate vă este oferită în parteneriat cu Science Buddies