Wszyst­ko zaczyna się od cien­kiej warstwy wodnego roz­two­ru mydła lub innego deter­gen­tu, roz­cią­gnię­tej na pla­sti­ko­wej obręczy. Kiedy zaczy­na­my w tę war­stew­kę dmuchać powierzch­nia podlega odkształ­ca­niu. Błona stop­nio­wo się powięk­sza i uwy­pu­kla, nato­miast wnętrze okręgu zostaje otwarte. W końcu docho­dzi do nagłego prze­wę­że­nia skut­ku­ją­ce­go zamknię­ciem bańki i jej uwolnienia.

Dostajemy kulę?

Tak powsta­ła bańka mydlana będzie dążyć do przy­bra­nia kształ­tu bli­skie­go kuli. Przede wszyst­kim dlatego, że kula jest opcją z natury naj­bar­dziej “eko­no­micz­ną” – jako bryła o naj­niż­szym sto­sun­ku powierzch­ni do obję­to­ści. Jednak to nie wszyst­ko, ponie­waż zna­cze­nie ma również rozkład ciśnień. Napię­cie powierzch­nio­we ściąga błonę spra­wia­jąc, że ciśnie­nie powie­trza wewnątrz pozo­sta­je zwykle odro­bi­nę wyższe niż na zewnątrz. Jeżeli tylko siły naci­ska­ją­ce na bańkę z każdego kie­run­ku będą takie same – powinna ona osią­gnąć formę niemal dosko­na­łej kuli (czy raczej sfery). Działa to jednak w dwie strony: zabu­rze­nia tej deli­kat­nej rów­no­wa­gi ciśnień – choćby na skutek podmu­chów wiatru – mogą wywołać pewne odkształcenia.

Kształt bańki mydlanej
Dla­cze­go bańki mydlane są kuliste? Ponie­waż od strony fizycz­nej to naj­bar­dziej opty­mal­ny kształt. Jed­nak­że, przy dużej powierzch­ni wysta­wio­nej na warunki atmos­fe­rycz­ne, błona nie jest w stanie utrzy­mać sta­bil­nej formy.

Widać to tym wyraź­niej, z im większą bańką mamy do czy­nie­nia. Duża powierzch­nia oznacza szerszą eks­po­zy­cję na warunki zewnętrz­ne oraz moc­niej­sze zróż­ni­co­wa­nie sił naci­ska­ją­cych na błonę, co wywo­łu­je jej defor­ma­cje i falo­wa­nie. Dlatego o ile małe bańki rze­czy­wi­ście zacho­wu­ją nie­ska­zi­tel­ną kuli­stość, o tyle te większe bywają już mocno nieregularne.

Te większe?

Więk­szość z nas jako dzieci two­rzy­ło bańki korzy­sta­jąc z odpu­sto­wych zesta­wów zawie­ra­ją­cych “różdżkę” zakoń­czo­ną pla­sti­ko­wą obrącz­ką o śred­ni­cy co naj­wy­żej kilku cen­ty­me­trów. W takim przy­pad­ku napię­cie powierzch­nio­we dopro­wa­dzi do ufor­mo­wa­nia bardzo równych krzy­wizn dają­cych ele­ganc­ką sferę. Wystar­czy jednak obej­rzeć pokaz bar­dziej zaawan­so­wa­nych kone­se­rów tej zabawy, żeby zoba­czyć bąble mające ogromny problem z zacho­wa­niem forem­no­ści. Nawia­sem mówiąc, pewnemu Nowo­ze­land­czy­ko­wi uży­wa­ją­ce­mu wyłącz­nie tego co znalazł w domu, udało się wypu­ścić podłuż­ną bańkę o impo­nu­ją­cej dłu­go­ści 32 metrów. 

Najdłuższa bańka mydlana

Ludzie mają różne pasje. 

A co gdybym użył dwóch okręgów?

Bańka mydlana rzecz jasna nigdy nie będzie kan­cia­sta, ale to nie oznacza, że nie możemy pokom­bi­no­wać z innymi posta­cia­mi. Kiedy użyjemy dwóch usta­wio­nych obok siebie obręczy możemy otrzy­mać coś bar­dziej zbli­żo­ne­go do walca z dwoma otwo­ra­mi. Mydlany cylin­der pozo­sta­nie sta­bil­ny, o ile pętle nie zostaną zbyt odda­lo­ne. Jeżeli prze­sa­dzi­my – to znaczy odle­głość prze­kro­czy zsu­mo­wa­ny obwód obu pętli – struk­tu­ra pryśnie albo ulegnie podzia­ło­wy tworząc dwie zwy­czaj­ne bańki.

Jeżeli dobrze wymie­rzy­my, powoli odda­la­jąc obręcze możemy również sprawić, że mydlany walec zwęży się na samym środku tworząc kształt przy­po­mi­na­ją­cy klep­sy­drę. Wystar­czy jednak naj­drob­niej­sze zakłó­ce­nie, aby to deli­kat­ne prze­wę­że­nie uległo przerwaniu.

Załóżmy, że uzyskaliśmy idealny kształt. Bańka nigdy nie pęknie?

Bez względu na użytą recep­tu­rę płynu błona pozo­sta­je bardzo cienka, a więc również podatna nawet na naj­drob­niej­sze uszko­dze­nia mecha­nicz­ne. Jedna dziurka wystar­czy, aby nawet naj­więk­szy bąbel uległ destruk­cji. Jednak nawet mała, dosko­na­le okrągła bańka mydlana, stwo­rzo­na w abso­lut­nie wyma­rzo­nych warun­kach, również ma ogra­ni­czo­ną i niezbyt długą datę waż­no­ści. Przy­czy­ną tej nie­trwa­ło­ści jest gra­wi­ta­cja spra­wia­ją­ca, że woda obecna w ścian­kach bańki stop­nio­wo spływa w dół. 

Pękanie bańki

W efekcie górna część sfery z czasem staje się coraz cieńsza, aż traci sta­bil­ność i w końcu pęka.

A TAK W OGÓLE TO… Jeżeli sądzisz, że pusz­cza­nie baniek to jedynie dzie­cin­na roz­ryw­ka, to musisz wie­dzieć, że fizycy mają inne zdanie. Przy­kła­do­wo Ste­phe­nem Frazier z Emory Uni­ver­si­ty wyspe­cja­li­zo­wał się w badaniu baniek, od lat publi­ku­jąc prace ana­li­zu­ją­ce ich kształ­ty, budowę oraz proces pękania. Gro­ma­dzo­na w ten sposób wiedza pozwala bada­czom lepiej zro­zu­mieć naturę napię­cia powierzch­nio­we­go oraz zacho­wa­nie nie­któ­rych związ­ków chemicznych.

Kategorie:

Tagi:

,