被“降维打击”的泡泡的一生

作者: Shiny&Tom

来源: 中科院物理所

发布日期: 2020-06-27 13:08:55

介绍了泡泡的高级玩法,通过实验展示了如何制作方形泡泡,并解释了泡泡形成的物理原理,特别是表面张力的作用。

吹泡泡这种老少皆宜的休闲活动,相信大家都玩过。今天给大家介绍一种泡泡的高级玩法。实验器材包括所标杯、橡皮、吸管、牙签、洗洁精。首先用牙签搭建一个立方体,这里小编把橡皮割成小块,用来连接牙签。然后用洗洁精加水,调成一碗泡泡水,将立方体浸入泡泡水中,片刻后拿出。最后用吸管沾点泡泡水,向立方体中心吹泡泡,就可以得到一个方形泡泡啦。

说到肥皂膜,一开口就知道,老表面张力了。表面张力的大小与表面张力系数以及边界的长度有关,表面张力的方向是沿着表面切向的。通常来说,吹出去的泡泡在空中会呈现出球状。但是,当两个泡泡撞在一起的时候,情况就发生了变化。两个泡泡的接触处会形成一个新的表面,从而就会有三个肥皂膜与同一条边界接触。

肥皂泡的模拟可以看到,我们的“方形泡泡”的每条“肥皂边”都会与三个膜接触。这就跟我们前面所讲的情形一样,三个膜的表面张力会呈一定夹角,而张力又沿着切线方向。所以,“正方体泡泡”的面不可能是平面。肥皂膜有了表面张力,就像是一个紧绷的保鲜膜。会尽可能地往表面能小,即表面积小的方向变化。满足某些约束条件且面积最小的曲面,在数学上叫极小曲面。

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