Мой сайт

Особенностью рассматриваемых проектов является то обстоятельство, что все они основаны на реальных и наблюдаемых явлениях из окружающего нас мира. Предполагается, что базовый уровень знаний участников проекта соответствует программе за 10 -11 классы.

Изучение обсуждающихся ниже физических явлений не требует сложного и дорогостоящего оборудования. При наличии определенной доли упорства и трудолюбия все они могут быть воспроизведены на базе оборудования обычного школьного кабинета физики. Вместе с тем, каждый из проектов далеко не исчерпывает круг рассматриваемых явлений. Например, в рамках проекта "Жизнь мыльного пузыря” представляет интерес исследование трехпузырьковой системы, объединяющей три мыльных пузыря, соединенных воедино посредством коротких трубочек. Каков характер динамики указанной системы? Можно ли выявить какие-либо закономерности процесса, и их зависимость от параметров пузырей? Решение этой конкретной задачи, в отличие от двухпузырьковой системы, представляется далеко неочевидным.

Приведенные ниже примеры исследовательской деятельности учащихся могут рассматриваться лишь в качестве некоторого ориентира. На самом деле круг возможных задач много шире.

 

 

 

О пузырях, в том числе мыльных, написано немало. И только на первый взгляд обычный мыльный пузырь представляется весьма незамысловатым объектом.

Например, можно сформулировать такую задачу: если выдуть пузырь через соломинку или тонкую трубочку, то, как показывает опыт, спустя некоторое время пузырь сдуется, поскольку давление воздуха внутри пузыря превышает наружное давление. Как зависит время сдувания пузыря от геометрических размеров трубки, а также от параметров самого пузыря, именно, от его радиуса и свойств мыльной пленки? Чтобы ответить на поставленные вопросы, необходимо сформулировать физическую модель явления, и на ее основе получить теоретическую оценку времени сдувания. Уровень согласия результатов расчета с опытными данными позволяет сделать вывод об адекватности используемой модели. Строгое решение данной задачи достаточно трудоемко. Однако для оценочных расчетов можно поступить проще, а именно, применить метод размерностей. Наиболее просто решение получается в случае, если длиной трубочки, через которую выходит воздух, можно пренебречь. Вместе с тем, как показали опыты, указанную длину не удается сделать менее 1-1,5 см. Решение данной проблемы было получено следующим способом: выдутый через трубочку пузырь подцепливался на проволочную петлю в виде кольца заданного радиуса, после чего трубочка осторожно отсоединялась от пузыря. Затем пленка на кольце протыкалась сухой бумажной иглой, т.е. получался мыльной пузырь с отверстием. Одновременно с протыканием пузыря включался секундомер, и измерялось время его сдувания. Метод размерностей позволяет установить зависимость искомой величины от главных параметров модели: радиуса пузыря, радиуса отверстия (кольца), плотности воздуха, коэффициента поверхностного натяжения мыльной пленки.

Вторая задача, поставленная в рамках данного проекта, заключалась в изучении зависимости времени "жизни” мыльного пузыря (шире, мыльных пленок вообще), от влажности окружающего воздуха. Для изучения указанной зависимости была изготовлена труба из прозрачной полиэтиленовой пленки, в основании которой помещался цилиндрический сосуд с водой. Высота трубы составляла примерно 2 м, диаметр – около 30 см. Внутрь трубы опускался психрометр, что позволяло оценивать влажность воздуха на разных высотах, начиная от поверхности воды в сосуде. Затем внутрь трубы на нити опускалось кольцо с мыльной пленкой, и измерялось время существования пленки на заданной высоте с фиксированной влажностью.

Как показали наблюдения, с увеличением влажности воздуха время существования мыльной пленки возрастает. В этой связи интересны опыты по созданию долгоживущих мыльных пузырей в замкнутых сосудах со 100% влажностью. В отдельных случаях время существования пузыря превышало 5 суток!

Файлы: