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.
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.
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.
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.