6.24. Kísérletek folyadékhártyákkal
a) A „drótkengyel” kísérlet
A kísérletek célja
A felületi feszültségből származó erők demonstrálása.
Szükséges anyagok, eszközök
- fotótál (36 cm x 30 cm-es)
- szappanoldat (1 liter oldathoz: 100 ml mosogatószer, 200 ml glicerin, 700 ml csapvíz)
- U alakú drótkeret, könnyen mozgó drótkengyellel
Leírás és feladatok
Öntsük ki a fotótálba a szappanoldatot (elég annyit kitölteni, hogy a drótkeretet bele lehessen mártani az oldatba). Ha szükséges, tisztítsuk meg kissé a drótkeretet, hogy a kengyel könnyedén járjon. Ügyeljünk arra, hogy a cérna pontosan a mozgatható oldal közepére legyen kötve, különben a kengyel nem tud szabadon mozogni. Mártsuk a keretet a szappanoldatba, majd a cérna segítségével feszítsük ki a hártyát. Engedjük el a cérnaszálat. Ekkor a hártya behúzza a kengyelt. A művelet többször is megismételhető.
Módszertani kiegészítések
- Bár a folyadékhártyák viselkedésének leírásához magától értetődően adódik a gumilepedő (gumihártya) mint analógia, a folyadékhártya növekedése azonban nem írható le a Hooke-törvénnyel, így a hasonlat félrevezető.
b) A hártya határán fellépő erők demonstrálása (cérnahurokkal)
A kísérletek célja
Annak demonstrálása, hogy a felületi feszültségből származó erők a felületi hártya minden vonaldarabjára hatnak.
Szükséges anyagok, eszközök
- fotótál (36 cm x 30 cm-es)
- szappanoldat
- drótkeret, amelyre cérna van kötve (a cérnán hurok található)
Leírás
Mártsuk a drótkeretet a rákötözött cérnaszállal az előző feladatban használt szappanoldatba.
- Lyukasszuk ki először a hártya egyik felét.
- Újra mártsuk a keretet az oldatba, de most a kis hurokban lévő hártyát lyukasszuk ki (pl. tollal, az ujjunkkal, vagy papír sarkával is próbálkozhatunk)!
c) Térbeli minimálfelületek létrehozása
A kísérlet célja
A folyadékhártya akkor van egyensúlyban, amikor a felülete az adott kényszerfeltételek mellett a legkisebb. Ezt demonstrálhatjuk különféle térbeli drótkeretekkel.
Szükséges anyagok, eszközök
- térbeli drótkeretek
- szappanoldat
Leírás és feladatok
Mártsuk a különböző drótkereteket a szappanoldatba, és figyeljük meg az egy élben találkozó hártyák által bezárt szögeket!
d) Nagyméretű szappanbuborék előállítása.
Szükséges anyagok, eszközök
- nagyméretű drótkarika, melyre fonál van tekerve körbe, vastagon
- szappanoldat
- fotótál (36 cm x 30 cm-es)
Leírás
Öntsük a szappanoldatot a fotótálba, majd mártsuk bele a keretet. Ekkor a keretre hártya feszül ki. A feltekert fonál magába szívja az oldatot. A keretet óvatosan, de nem túl lassan a levegőben mozgatva a hártya „kidudorodik”. A keret forgatásával (finom kézmozdulattal) a buborék a keretről leválasztható.
e) Szappanhártyán kialakuló színek megfigyelése
A kísérlet célja
Vékonyréteg interferencia megfigyelése szappanhártyán.
Szükséges anyagok, eszközök
- teásdoboz (belseje feketére festve)
- szappanoldat
Leírás
Mártsuk a teásdobozt a szappanoldatba, majd figyeljük meg a doboz száján kialakuló hártya színeit. A dobozt oldallapjára állítva hamarosan színes csíkokat láthatunk a szappanhártyán.
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Kétsugaras interferencia segítségével magyarázzuk meg a szappanhártyán látható színes csíkok létrejöttét.
- Ha várunk néhány percet, a hártya teteje fekete lesz. Miért?
- Miért célszerű a teásdoboz belsejét feketére festeni?
Tweet