Le Bolle Di Sapone...Intelligenti

"Le Bolle Di Sapone...Intelligenti" è un titolo un po' curioso che si riferisce ad una esperienza di laboratorio già svolta a scuola qualche anno fa e che vorrei riprendere  quest’anno. Mi fa piacere condividerla con i colleghi, eventualmente interessati.

Perché le bolle di sapone? La formazione di bolle di sapone permette di approfondire lo studio sulla tensione superficiale e offre  lo spunto  per altre considerazioni derivanti dal fatto che la membrana liquida di acqua e sapone tende sempre ad  avere la minima estensione.

I materiali da utilizzare sono i seguenti: acqua saponata (acqua e detersivo con  aggiunta di qualche goccia di glicerina, reperibile in farmacia. Serve a  far diminuire l’evaporazione dell’acqua e rendere la bolla duratura); una bacinella; un filo di ferro di 1 o 2 mm di diametro e della lunghezza di un metro; un filo da cucito; una pinza.

Come procedere: l’esperimento può essere realizzato collaborativamente. Ogni gruppo oppure ogni singolo studente sceglie e realizza con il filo di ferro una figura geometrica: un cerchio oppure uno dei solidi geometrici riportati di seguito nella figura.



Per la realizzazione della figura geometrica con il filo di ferro è necessario l’aiuto di una pinza. Le dimensioni dei solidi non dovrebbero superare i 5 cm di lato. Per tenere insieme le diverse parti, usare il filo di cotone. Costruire anche un manico (fatto con lo stesso filo di ferro) in ogni solido, perché sarà utile per immergere i  telai.
Non è necessario che i solidi siano realizzati in maniera perfetta,  è sufficiente che un cubo…assomigli  a un cubo. La costruzione precisa sotto l’aspetto geometrico sarà affrontata in geometria!

Preparare l’acqua saponata in una bacinella abbastanza grande da contenere i singoli telai.

Immergere i telai e, una volta tirati fuori, studiare la bolla che si è formata.

Riuscite ad ottenere con i telai bolle di sapone  simili a quelle riportate nella quarta figura? (vedere più avanti). Aiutatevi anche con una matita appuntita per spezzare con la punta le bolle in più parti.

Adesso riflettiamo…

E’ la tensione superficiale che conferisce alla lamina acqua-sapone l’elasticità necessaria a mantenersi tra i lati del telaietto ed in quelle forme così originali. E’ la coesione che mantiene unite le particelle di cui è fatta la lamina.

C’è anche un fenomeno ottico che interessa questo esperimento: quando lo spessore della membrana diminuisce per effetto dell’evaporazione dell’acqua (nonostante l’aggiunta di glicerina)  è possibile osservare frange colorate. Questo fenomeno è spiegato in ottica come interferenza della  luce che viene riflessa sulle pareti esterne ed interne delle sottili lamine. Potete approfondire questo interessante fenomeno su manuali e link.

La figura geometrica B, nell'immagine seguente, rappresenta ciò che si ottiene quando si immerge il cubo di fil di ferro in acqua saponata. Quante figure geometriche create dalla lamina acqua-sapone riuscite a contare nella risultante figura B?
Aiutino: ci sono trapezi, triangoli e qualche quadrato. Sapreste calcolare il loro numero esatto?



Altre possibilità

Se vi piace risolvere un problema, partendo dal cubo della figura B calcolate due aree superficiali:
1. la prima, semplice, riguarda la superficie totale del cubo di filo di ferro (le sei facce quadrate del cubo).
2. La seconda area superficiale è più complicata perché dovete calcolare tutte le superfici che risultano dopo l’immersione nell’acqua saponata (triangoli, trapezi e un quadrato).
Quello che scoprirete è che l’area della superficie della membrana liquida (quella che richiede un calcolo più laborioso) risulta sempre inferiore rispetto all’area della superficie totale del cubo (calcolata contando le sei facce del cubo). Anche in questo caso, la tensione superficiale, la coesione tra le particelle del liquido, ha la sua parte, e tende a creare la superficie liquida di minima estensione.

L’attività si conclude, facendo riportare i calcoli svolti sul quaderno di laboratorio di ogni ragazzo.

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Per approfondire:

Capire il mondo attraverso una bolla

Esperienze con le bolle di sapone

www.bubbles.org: il sito più interessante e completo sulle bolle di sapone con animazioni java.

www.exploratorium.edu: uno speciale a cura del Museo di San Francisco con ricette per fare bolle, libri e link.

Un bel video di Focus.it: La scienza delle bolle di sapone.





Le bolle di sapone in un quadro di Jean Siméon Chardin.




...e in un quadro di Luigi Amato.