Pourquoi les bulles sont-elles rondes?

Bulles de savon et caténoïde (Avril 2019).

Anonim

Dans le cas des bulles, les molécules d'air emprisonnées à l'intérieur subissent une force exercée par les molécules d'air situées à l'extérieur de la bulle. À leur tour, ils exercent également une force égale et opposée. De ce fait, les bulles d’air à l’intérieur tentent de se regrouper en une forme qui minimise leur contact avec l’air extérieur. La forme résultante est sphérique.

Je me souviens que chaque fois que j'allais à une foire, je cherchais toujours une de ces petites choses avec lesquelles vous pouvez faire des bulles. Vous savez, la petite bouteille de solution de savon et une baguette magique que vous pouvez plonger dans l’ancienne puis souffler pour faire de belles bulles rondes.

Eh bien, si ma description ne m'aide pas beaucoup, la photo suivante devrait vous expliquer de quoi je parle:

Avez-vous fait des bulles comme ça? (Crédit photo: Pixabay)

Je suis sûr que vous avez déjà fait des bulles en utilisant ce "dispositif"; sinon, vous pouvez être mort à l'intérieur. Ou d'une autre planète.

Quoi qu’il en soit, ce qui est vraiment cool avec les bulles, c’est qu’elles sont si colorées et b) qu’elles sont en général absolument sphériques. Peu importe la taille, les bulles qui se forment avec ce jouet sont toujours rondes!

À bien y penser, ce ne sont pas seulement les bulles sphériques de ce jouet, mais pratiquement toutes les bulles, non? Avez-vous déjà pensé à pourquoi?

Remarque: toutes les bulles ne sont pas nécessairement sphériques. elles peuvent prendre différentes formes autres qu'une sphère, mais pour le présent article, nous ne considérerons que les formes les plus génériques, c'est-à-dire sphériques.

Alors, commençons.

Que sont les bulles?

Les bulles de savon sont irisées. (Crédit photo: Pixabay)

En termes simples, on pourrait dire qu’une bulle est simplement enveloppée d’air dans une pellicule de savon. Le film de savon est composé d’eau (ou d’un autre liquide) et de savon.

Les bulles de savon ne durent pas plus de quelques secondes et éclatent souvent seules ou après avoir été en contact avec autre chose. Des bulles peuvent apparaître lorsqu'elles sont piquées avec quelque chose ou même qu'elles éclatent d'elles-mêmes. Cette dernière se produit lorsque l'eau entre la surface du film de savon s'évapore.

Ce sont des choses de base à connaître sur les bulles en général. Maintenant, abordons la question que nous avons posée dans le titre:

Pourquoi les bulles sont-elles rondes?

Une bulle emprisonne de l'air à l'intérieur et est donc creuse. (Crédit photo: Pixabay)

Le film continue à se contracter jusqu’à atteindre un point où les forces à l’origine de la contraction du film sont contrebalancées par la pression (qui force les molécules d’air à exercer une force sur le film) que l’air emprisonné exerce en retour sur le film. À ce stade, les forces exercées et éprouvées par les deux parties sont en équilibre.

La forme résultante d'un tel équilibre de forces est une sphère, car mathématiquement, une sphère est la seule forme dans laquelle chaque point est exactement le même que tout autre point de la forme. Ainsi, dans une bulle sphérique, chaque molécule de savon tire sur un nombre égal de molécules de savon environnantes.

La façon dont l'air emprisonné à l'intérieur de la bulle donne une forme sphérique.

Une autre façon de regarder la forme sphérique des bulles est qu'une sphère est la seule forme capable de stocker un volume donné (de n'importe quoi) et de conserver la plus petite surface. Par exemple, supposons que vous ayez deux conteneurs, l'un sphérique et l'autre cubique. Ces deux conteneurs peuvent stocker la même quantité de matériau.

Si vous mesurez leurs dimensions, cependant, vous remarquerez que la surface du conteneur sphérique sera inférieure à celle du cube. Ceci s'applique à toutes les autres formes par rapport à une sphère; ce dernier a toujours la plus petite surface pour un volume donné.

Dans le cas des bulles, les molécules d'air emprisonnées à l'intérieur subissent une force exercée par les molécules d'air situées à l'extérieur de la bulle. À leur tour, ils exercent également une force égale et opposée. De ce fait, les bulles d’air à l’intérieur tentent de se regrouper en une forme qui minimise leur contact avec l’air extérieur. La forme résultante est toujours sphérique et la force qui rassemble les bulles d’air et les maintient dans une forme sphérique est appelée tension superficielle.

En d'autres termes, vous pourriez dire que c'est la tension superficielle qui est responsable de la forme sphérique des bulles.