Forskere afdækker videnskaben bag blæsende bobler

Hvad sker der helt præcist, når du blæser på en sæbefilm for at lave en boble? Bag dette enkle spørgsmål om en yndlingsbarndomsaktivitet ligger noget ægte videnskab, har forskere ved New York University fundet.

I en række eksperimenter, der replikerer boblen, NYU's Applied Math Lab har opdaget to måder, hvorpå bobler kan laves:en, ved at skubbe med en stabil, men stærk vind på en sæbefilm gennem en cirkelformet stav, som får det til at vokse til en boble, og to, ved at skubbe med en blid vind på en allerede oppustet film for at drive dens yderligere vækst.

"Denne anden metode kan forklare, hvordan vi ofte blæser bobler som børn:et hurtigt pust bøjer filmen udad, og derefter vokser filmen, selvom luftstrømmen bremser, "siger Leif Ristroph, en adjunkt ved NYU's Courant Institute of Mathematical Sciences, der ledede undersøgelsen.

Den første metode er mere intuitiv, men mindre almindeligt.

"Dette bruges af bobleblæserne, vi ser i parker om sommeren, "forklarer Ristroph." De går simpelthen, tilstrækkeligt hurtigt, det ser ud til, med en sæbevand af reb, som giver den relative vind, der er nødvendig for at strække filmen ud. "

Resultaterne, rapporteret i journalen Fysisk gennemgangsbreve , pege på potentielle anvendelser i forbrugerprodukter, der indeholder bobler eller dråber, såsom spray, skum, og emulsioner, som er kombinationer af ublandbare væsker.

Papirets andre forskere var Likhit Ganedi, en NYU -bachelor på arbejdstidspunktet og nu kandidatstuderende ved Carnegie Mellon University, Anand Oza, en postdoktor på tidspunktet for forskningen og nu professor ved New Jersey Institute of Technology, og Michael Shelley, en professor ved Courant Institute.

Som et fysikproblem, blæse bobler er et spørgsmål om, hvordan en flydende film - typisk sæbevand - interagerer med en påført strøm af en ekstern væske, som er luft i tilfælde af boblen blæser. Denne dynamik er afgørende for at forstå, hvordan man kan forbedre industriel produktion af mange kemiske produkter.

At nedbryde den videnskab, der forklarer denne proces - dvs. hvilke begivenheder der er forud for dannelsen af ​​bobler - forskerne lavede et eksperiment, replikerer blæsning af bobler, ved hjælp af oliefilm suspenderet i rindende vand og skubbet gennem en trådsløjfe.

"At arbejde med vand i stedet for luft har mange fordele med hensyn til at kontrollere, måling, og se strømninger, "Forklarer Ristroph." Dette er det trick, der gjorde disse eksperimenter mulige. "

Deres eksperimentelle observationer, kombineret med forudsigelser hentet fra matematiske modeller, tillod forskerne at forstå de kræfter, der frembragte de resulterende filmformer.

Deres fund giver en præcis opskrift eller et sæt instruktioner til, hvordan man blæser bobler - og med det, relaterede produktionsprocesser.

"Vi kan nu sige præcis, hvilken vindhastighed der er behov for for at skubbe filmen ud og få den til at danne en boble, og hvordan denne hastighed afhænger af parametre som størrelsen på staven, "forklarer Ristroph.