Esperienze con le bolle di sapone
a/7 - SCHEDA allegata all'esperienza 7
Determinare l'ordine di grandezza dello spessore di una bolla di sapone
Si faccia una bolla di sapone e con il righello si misuri il diametro. Dato che le bolle hanno un forma pressoché sferica si piò calcolarne la superficie:
Se si riesce a pesare la bolla usando la relazione che lega il volume alla massa si può calcolare lo spessore. Ricordando infatti la definizione di densità:
(dove la massa è quella del liquido) e il volume come (la superficie (S) per lo spessore (s) della bolla)
ma
V d = m
da cui si ricava:
Per pesare la bolla si può utilizzare un sacchetto di plastica appeso ad un dinamometro sensibile (tarato in grammi per ottenere direttamente il valore della massa). Pesare prima il sacchetto vuoto e poi ripesarlo dopo averci fatto scoppiare all'interno una bolla con il diametro prima misurato, la differenza tra le due pesate dà il valore della massa della bolla considerata. Questo accorgimento del sacchetto è per avere la certezza che si pesi tutto il liquido di cui è fatta la bolla considerata. Un altro accorgimento è di scartare la prima bolla che si ottiene subito dopo aver immerso la cannuccia perché tale bolla trascina con sé una notevole quantità di liquido in eccesso facilmente osservabile sotto forma di goccia appesa alla parete inferiore della bolla.
Per semplificare la pesata e per cercare di ridurre gli errori al minimo si può utilizzare una di quelle scatole di plastica trasparente cubiche con coperchio. Si pesa la scatola, poi, servendosi di una cannuccia da bibita si può gonfiare al suo interno una bolla di sapone.
Il fatto che le pareti siano trasparenti è essenziale perché permette di vedere le dimensioni della bolla mentre la si gonfia, infatti se si gonfia la bolla fino a farla scoppiare facendole toccare contemporaneamente tutte quattro le pareti si può considerare che il diametro della bolla , un attimo prima che questa scoppi, sia approssimativamente uguale allo spigolo della scatolina utilizzata. Questo accorgimento permette di rendere più precisa la misura della superficie della bolla. Anche in questo caso si utilizza la doppia pesata.
Si può così andare ad inserire tutti i dati ottenuti nella formula sopra tenendo presente che per il valore della densità possiamo usare d= 1 g/cm3 in quanto la densità dell'acqua con detersivo non può essere molto diversa da quella dell'acqua senza detersivo perché la soluzione usata è composta da una sola parte di detersivo concentrato con venti parti di acqua. Con la bilancia al centesimo di grammo si dovrebbero ottenere dei valori simili a questi.
m = 0,04 ± 0,02 g (massa del liquido)
s = 2,6 ± 1,4 10-6 m (spessore della bolla)
Parte dell'imprecisione sullo spessore della bolla è dovuto all'incertezza del raggio.
Se si fanno una serie di misurazioni e si applica la teoria degli errori si può arrivare ad ottenere il valore più corretto.