alle elsker bobler, uansett alder – jo større jo bedre. Men for å blåse virkelig store, verdensrekordskala bobler krever en veldig presis bobleblanding. Fysikere har fastslått at en nøkkelbestanddel blander seg i polymerer av varierende strenglengder, ifølge et nytt papir I Physical Review Fluids. Det produserer en såpefilm som kan strekke seg tilstrekkelig tynn til å lage en gigantisk boble uten å bryte.Bobler kan virke ubarmhjertige, Men det er noe komplisert underliggende fysikk, og derfor har studien lenge vært seriøs vitenskap. På 1800-tallet skisserte Den Belgiske fysikeren Joseph Plateau fire grunnleggende lover av overflatespenning som bestemmer strukturen av såpefilmer. Overflatespenning er grunnen til at bobler er runde; den formen har minst overflateareal for et gitt volum, så det krever minst energi for å opprettholde. Over tid vil den formen begynne å se mer ut som en fotball enn en perfekt sfære da tyngdekraften trekker væsken nedover («grovdannelse»).

Bobler og skum forblir et aktivt forskningsområde. For eksempel, i 2016 utarbeidet franske fysikere en teoretisk modell for den nøyaktige mekanismen for hvordan såpebobler dannes når luftstråler treffer en såpefilm. De fant at bobler bare dannet over en viss hastighet, som igjen avhenger av bredden av luftstrålen. Hvis strålen er bred, vil det være en lavere terskel for å danne bobler, og disse boblene vil være større enn de som produseres av smalere stråler, som har høyere hastighetsgrenser. Det er det som skjer, fysikkvis, når vi blåser bobler gjennom en liten plaststav: strålen danner på våre lepper og er bredere enn såpefilmen suspendert i staven.I 2018 rapporterte vi om hvordan matematikere ved New York Universitys Applied Math Lab hadde finjustert metoden for å blåse den perfekte boblen enda lenger basert på lignende eksperimenter med såpete tynne filmer. De konkluderte med at det er best å bruke en sirkulær stav med en 1,5-tommers omkrets og forsiktig blåse på en konsistent 6,9 cm / s. Blås ved høyere hastigheter og boblen vil briste. Bruk en mindre eller større stav, og det samme vil skje.Men hva med å blåse gigantiske bobler eller lange, tynne såpefilmer som kan strekke seg over to historier? Justin Burton, medforfatter av det nyeste papiret og en fysiker ved Emory University som spesialiserer seg på væskedynamikk, ble først fascinert av emnet på en konferanse i Barcelona. Han så gateartister produsere gigantiske bobler om diameteren på en hula hoop og så lenge som en bil.

han var spesielt fascinert av den skiftende regnbuen av farger på boblens overflate. Denne effekten skyldes interferensmønstre opprettet når lyset reflekterer av de to flatene av filmen. For Burton var dette også en indikasjon på at tykkelsen på såpen var bare noen få mikron, omtrent ekvivalent med lysets bølgelengde. Han ble overrasket over at en såpefilm kunne forbli intakt når den ble strukket så tynn inn i en gigantisk boble og begynte å gjøre egne eksperimenter, både i laboratoriet og i sin egen bakgård.

mens du leser Open access Såpeboble Wiki, la han merke til at de fleste av de favoriserte oppskrifter for bobleoppløsning inkluderte en polymer-vanligvis naturlig guar (et vanlig fortykkende matadditiv) eller et medisinsk smøremiddel (polyetylenglykol).Ved å Bruke disse oppskriftene som en guide, «begynte vi i utgangspunktet å lage bobler og poppe dem, og registrerte hastigheten og dynamikken i den prosessen,» Sa Burton. «Å fokusere på en væske i sine mest voldelige øyeblikk kan fortelle deg mye om dens underliggende fysikk.»

det endelige målet var å bestemme de perfekte proporsjonene for en bobleblanding for å produsere gigantiske bobler: noe med litt strekk, men ikke for mye, hvor væsken strømmer litt, men ikke for mye—med Andre ord Gullhår av bobleblandinger.

Som Lissie Connors skriver På Physics Buzz:

for deres eksperiment skapte forskerne forskjellige blandinger av vann, såpe og langkjedede polymerer for å lage sine bobler. Dessverre blåser en 100 m3 boble en dårlig bruk av laboratorieplass, og ganske vanskelig å måle nøyaktig, så såpefilmene ble opprettet ved hjelp av en bomullstreng, og tykkelsen ble målt ved hjelp av infrarødt lys. I tillegg til å måle tykkelsen spores de også levetiden til hver film.

Burton og Hans team konkluderte med at det var de polymere trådene som var nøkkelen til å produsere gigantiske bobler, noe som bekrefter den kollektive online visdom. «Polymerstrengene blir viklet inn, noe som en hårball, som danner lengre tråder som ikke vil bryte fra hverandre,» sa Burton. «I den rette kombinasjonen tillater en polymer en såpefilm å nå et «søtt sted» som er viskøst, men også elastisk—bare ikke så elastisk at det riper fra hverandre.»

teamet fant også at varierende lengden på polymerstrengene resulterte i en kraftigere såpefilm. «Polymerer av forskjellige størrelser blir enda mer innfestet enn enkeltstørrelser, noe som styrker filmens elastisitet,» sa Burton. «Det er en grunnleggende fysikkoppdagelse .»

Du kan finne Burtons giant bubble oppskrift i sidepanelet. Men vær oppmerksom på: det er noen faktorer som ikke kan kontrolleres i virkelige omgivelser (i motsetning Til Burtons laboratoriemiljø), som fuktighetsnivåer.

DOI: Fysisk Gjennomgang Væsker, 2020. 10.1103 / PhysRevFluids.5.013304(Om DOIs).