בניסוי הזה נבנה סביבון שצף על פני המים – ומסתובב בעזרת טיפה של סבון כלים.
ציוד
- קערה גדולה
- מים
- קיסם או שיפוד עץ
- סבון כלים נוזלי
- חוט ברזל קשיח ודק – אפשר להשתמש בחוטים שמשמשים לקשירת חוט של מכשיר חשמלי חדש או לגזור חוט כזה מסוגר של אריזת לחם (ראו בסרט)
- פלפל שחור טחון (לא חובה)
מהלך הניסוי
את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:
הסבר
על פני כל נוזל בעולם נוצר דבר שנקרא "מתח פנים" – מין קרום דקיק ובלתי נראה המורכב מהחלקיקים היסודיים של הנוזל (אטומים או מולקולות). הוא נוצר מכיוון שחלקיקי הנוזל מפעילים זה על זה כוחות משיכה שגורמים להם להיצמד. החלקיקים הנמצאים בחלק החיצוני ביותר של הנוזל אינם מוקפים בחלקיקים אחרים מכל צדדיהם, וזה גורם חוסר איזון בכוחות המשיכה שהם "מרגישים" ויוצר מעין קרום קשיח על פני הנוזל. להרחבה בנושא מתח הפנים מומלץ לקרוא את הכתבה: איך נוצר מתח הפנים בנוזלים.
הקרום הדק הזה יכול לעמוד בלחצים לא קטנים שיופעלו עליו בלי להיקרע, כפי שאפשר לראות בניסוי האטב הצף שבו אטב ברזל כבד צף על קרום המים. זה למעשה גם החלק הראשון של הניסוי החדש שלנו, שבו סביבון המים שלנו צף על פני המים. גם גרגירי הפלפל השחור שאנו מפזרים בניסוי צפים על פני אותו קרום שיוצר מתח הפנים של המים.
סבון הכלים (דטרגנט) נוטה להתפשט על פני המים וגרגירי הפלפל השחור שפיזרנו על פני המים עוזרים לנו לראות את התפשטותו. כאשר הסבון נוגע בפני המים אנו רואים את תנועת גרגירי הפלפל שצפים על פני המים הטהורים, מהסבון והלאה, כך שבהדרגה מתפשט קרום חדש וצלול – של סבון, בלי הפלפל שכיסה את קרום המים הקודם.
מנקודת מבט הפוכה אפשר לדמות את תהליך התפשטות הסבון על פני המים לסיכה שדוקרת יריעת גומי מתוחה, כאילו הסבון יוצר 'חור' שמתפשט בתוך מתח הפנים המקורי החזק של המים.
בכל מקרה – תנועת הסבון שמתרחשת על פני המים מוגבלת ונתקעת בדפנות הגבוהות של הסביבון שלנו, שצף גם הוא על המים, כך שהסבון יכול להתפשט רק דרך הפתח של ספירלת הסביבון.
כאן נכנס לפעולה החוק השלישי של ניוטון (שנקרא על שמו של אייזק ניוטון, המדען שגילה אותו), שקובע שלכל פעולה בטבע יש תגובה הפוכה בכיוונה וזהה בעוצמתה. לפיכך, חלקיקי הסבון שמתפשטים ונדחפים החוצה דרך הסביבון שלנו דוחפים את הסביבון באותה עוצמה (ובכיוון ההפוך), ואכן אנו רואים שהסביבון מסתובב בכיוון הפוך לכיוון תנועת הסבון. כאשר הפלפל (שמראה את תנועת התפשטות הסבון) נע נגד כיוון השעון, הספירלה מסתובבת בכיוון השעון.
בסיום הניסוי – בקרבת הסביבון יש כעת סבון, ולא מים טהורים. מתח הפנים של הסבון חלש ממתח הפנים של המים, הוא לא מסוגל לשאת את משקל הסביבון, והסביבון שוקע לקרקעית הכלי.
מעניין לציין
מאחר שסבון מחליש את מתח הפנים של המים, הוא מאפשר ליצור בועות סבון גדולות וגמישות שלא מתפוצצות בקלות. לכן, אם רוצים לעשות תמיסה שתיצור בועות, אפשר פשוט אפשר להוסיף סבון למים.
מתח הפנים יכול למנוע מכוס מלאת מים מלהישפך, ואילו בעזרת החוק השלישי של ניוטון אפשר לבנות מטוס סילון מבלון ולמדוד באמצעותו נפח של אגרופים. בנוסף, כדאי לכם לנסות סביבון ייחודי נוסף: סביבון אש.
