Wat gebeurt er precies als je op een zeepfilm blaast om een ​​bel te maken? Achter deze simpele vraag over een favoriete activiteit in de kindertijd schuilt echte wetenschap, hebben onderzoekers van de New York University ontdekt.

In een reeks experimenten die het blazen van bellen nabootsen, Het Applied Math Lab van de NYU heeft twee manieren ontdekt waarop bellen kunnen worden gemaakt:door met een constante maar sterke wind op een zeepfilm door een cirkelvormige staaf te duwen, waardoor het uitgroeit tot een zeepbel, en twee, door met een zachte wind op een reeds opgeblazen folie te duwen om de verdere groei te stimuleren.

"Deze tweede methode zou kunnen verklaren hoe we als kinderen vaak bellen blazen:een snelle trek buigt de film naar buiten en daarna blijft de film groeien, zelfs als de luchtstroom vertraagt, " zegt Leif Ristroph, een assistent-professor aan het Courant Institute of Mathematical Sciences van de NYU die de studie leidde.

De eerste methode is intuïtiever, maar minder gebruikelijk.

"Dit wordt gebruikt door de bellenblazers die we in de zomer in parken zien, " legt Ristroph uit. "Ze lopen gewoon, voldoende snel, het lijkt, met een zeepachtige lus van touw, die zorgt voor de relatieve wind die nodig is om de film uit te rekken."

De resultaten, gerapporteerd in het journaal Fysieke beoordelingsbrieven , wijzen op mogelijke toepassingen in consumentenproducten die bellen of druppeltjes bevatten, zoals sprays, schuimen, en emulsies, dat zijn combinaties van niet-mengbare vloeistoffen.

De andere onderzoekers van de krant waren Likhit Ganedi, een NYU-student ten tijde van het werk en nu een afgestudeerde student aan de Carnegie Mellon University, Anand Oza, een postdoctoraal fellow ten tijde van het onderzoek en nu een professor aan het New Jersey Institute of Technology, en Michael Shelley, een professor aan het Courant Instituut.

Als een natuurkundig probleem, bellen blazen is een kwestie van hoe een vloeibare film - meestal zeepachtig water - interageert met een opgelegde stroom van een externe vloeistof, dat is lucht in het geval van bellenblazen. Deze dynamiek is cruciaal om te begrijpen hoe de industriële productie van veel chemische producten kan worden verbeterd.

Om de wetenschap te ontrafelen die dit proces verklaart, d.w.z. welke gebeurtenissen voorafgaan aan de vorming van bellen - de onderzoekers creëerden een experiment, het nabootsen van bellen blazen, met behulp van oliefilms die in stromend water zijn gesuspendeerd en door een draadlus worden geduwd.

"Werken met water in plaats van lucht heeft veel voordelen op het gebied van regelen, meten, en stromen zien, Ristroph legt uit. "Dit is de truc die deze experimenten mogelijk heeft gemaakt."

Hun experimentele observaties, gecombineerd met voorspellingen uit wiskundige modellen, stelde de onderzoekers in staat om de krachten te begrijpen die de resulterende filmvormen produceerden.

Hun bevindingen geven een nauwkeurig recept of een reeks instructies voor het blazen van bellen - en daarmee ook gerelateerde productieprocessen.

"We kunnen nu precies zeggen welke windsnelheid nodig is om de film naar buiten te duwen en een bel te laten vormen, en hoe deze snelheid afhangt van parameters zoals de grootte van de toverstaf, " legt Ristroph uit.