Esperienze con le bolle di sapone

Esperienza 6

Obiettivo

Far vedere che esiste una forza che tende a far contrarre le superfici che delimitano i liquide, e in particolare le lamine saponose

Materiale occorrente

• Cannucce da bibita
• Spago, cotone grosso
• Soluzione saponosa
• Telaio metallico (si può ricavare anche da una gruccia metallica)
• Dei pesini

Procedimento

Prendere due cannucce da bibita tagliarle nella misura desiderata purché uguali far passare al loro interno lo spago e legarlo in modo da formare un telaio rettangolare con due lati paralleli formati dalle cannucce. Immergere nella soluzione saponosa il telaio tenerlo per uno dei lati rigidi (formato delle cannucce) e poi estrarlo delicatamente in modo che si formi su di esso una lamina saponosa.
Inoltre con il filo di cotone formare un anello e legarlo a due estremi opposti del telaio metallico, immergere il tutto nell'acqua saponosa, sollevare delicatamente il telaio fino a quando su questo si forma una lamina saponosa.

Che cosa fare notare

Quando si estrae il telaio dalla soluzione saponosa su di esso si è formata una lamina di sapone ma si può notare che i lati del rettangolo fatti con lo spago hanno assunto la forma di due archi di circonferenza, la lamina tende a "tirare" i lati formati dallo spago verso l'interno del telaio. Se con una matita asciutta si rompe la membrana si vede che questi due lati ritornano nella posizione di partenza cioè due segmenti .

Se dopo aver tolto il telaio metallico dalla soluzione saponosa con una matita si rompe la membrana che si è formata all'interno del cappio di cotone si vede che questo assume la forma di un cerchio.

Che cosa accade

Quando togliamo il telaio rettangolare dalla soluzione saponosa i suoi lati verticali assumono la forma di archi di circonferenza più o meno arcuati a seconda del sistema utilizzato per tenere distanziate le cannucce. Infatti se fissiamo dei pesini sulla cannuccia inferiore l'arco di circonferenza sarà meno evidente.;
l formarsi di questi archi di circonferenza è dovuto al fatto che, se immaginiamo i lati verticali del telaio divisi in tanti segmentini, ognuno di questi elementi è attirato verso l'interno della membrana da una forza. Questa forza è per simmetria perpendicolare all'elemento stesso, giace nel piano della membrana saponosa ed ha uguale valore per ogni elemento.
Si può comprendere meglio perché i lati assumono la forma di arco di circonferenza se consideriamo cosa succede quando, con una matita asciutta si rompe la membrana nel cappio che si era legato al telaio. Se si considera il filo diviso in tanti pezzettini, perché questo alla fine assuma una forma perfettamente circolare, su ognuno di questi elementi devono agire delle forze che per simmetria siano radiali, complanari e che abbiano la stessa intensità.

Per approfondire

• Si può calcolare questa forza (vedi scheda a/6)
• Si può verificare che il valore di tale forza (che in effetti è una forza per unità di superficie, detta tensione superficiale t ) è indipendente dalla superficie cioè non cambia al variare dell'estensione della membrana saponosa. Per far questo basta costruire telai di diverse misure
• Si può vedere come cambia la tensione superficiale dell'acqua se ad essa aggiungiamo del sapone (vedi scheda b/6)