3.1 Почему мыльный пузырь имеет форму шара

Воздушный пузырь имеет сферическую форму, так как по законам физики, он принимает минимальную площадь при заданном объеме. Это было доказано еще в 1884 году.

В процессе выдувания форма шара искажается воздушными потоками. Но спустя некоторое время, мыльный пузырь примет идеальную сферическую форму. Частицы воды или другой жидкости, притягиваясь друг к другу, стремятся сблизиться.

Каждая частица на поверх­ности притягивается остальными частицами, находящимися внутри жидкости, и поэтому устремляются друг к другу. Так как частицы жидкости могут свободно перескакивать из одного положения в другое, то она принимает такую форму, при которой число частиц на поверхности минимально. А минимальную площадь поверхности при данном объеме имеет шар.

Рис.2. Искажение формы шара воздушными потоками

Водяной шар держится длительное время благодаря силе поверхностного натяжения воды. Благодаря этому поверхность пузырей представляет собой упругую пленку. Силы поверхностного натяжения не зависят от величины пузыря, если он правильной формы. Но если по какой-то причине поверхность шара деформирована, то он теряет свою упругость и быстро лопается.

Форма пузырьков до сих пор волнует ученых. В процессе изучения выяснилось, что толщина мыльной пленки внизу толще, чем сверху. Это объясняется тем, что под действием силы тяжести слой воды перемещается вниз. Это дает повод утверждать, что форма пузырьков не совсем идеально сферическая.

3.2. Почему у мыльных пузырей радужная окраска

Водяной шар бесцветный первые секунды своей «жизни», так как имеет идеально сферическую форму. Но потом водяная прослойка перетекает вниз под действием силы тяжести, и пузырь становится неправильной формы с разной толщиной стенок.

Рис.3. Интерференция (сложение) световых волн

По законам физики происходит интерференция (сложение) световых волн, отраженных от внутренней и наружной поверхности пленки. Поэтому тонкая сфера приобретает радужную окраску.

По мере истончения верхней части пленки, световые волны начнут накладываться друг на друга, что приведет к черному окрасу пузыря. Водяной шар лопается в месте наибольшего истончения.

3.3. Почему мыльные пузыри не летают долго

Мыльный пузырь сначала поднимется немного кверху и только потом, переливаясь всеми цветами радуги, начинает опускаться. Почему же они не летают долго?

Пузыри некоторое время парят в воздухе, а потом начинают опускаться. Это происходит от того, что теплый воздух, вошедший в них из нашего рта при надувании, легче воздуха наружного, как более легкий, он, подобно водороду, стремится вверх.

Мыльный пузырь — все равно, что маленький воздушный шар, наполненный теплым воздухом. И этот воздух настолько теплее наружного, что позволяет ему подняться, несмотря на вес водной оболочки, облегающий пузырь.

Однако долго продержаться на высоте он не может: вода хороший проводник тепла, а оболочка мыльного пузыря очень тонка. Скоро теплота воздуха, которым мы выдули мыльный пузырек, исчезает; воздух в пузыре становится таким же, как и воздух вокруг него.

Тогда его оболочка не в состоянии дольше летать в воздухе: земля тянет ее вниз и, наконец, мыльный пузырь лопается, прикоснувшись к земле.