비누거품

비누 거품은 비눗물을 감싸는 매우 얇은 막으로, 무지개빛 표면을 가진 텅 빈 구역을 형성한다.비누 거품은 보통 폭발하기 전에 스스로 또는 다른 물체와 접촉할 때 몇 초 동안만 지속된다.아이들의 즐거움을 위해 자주 이용되지만, 예술 공연에도 사용된다.거품을 여러 개 조립하면 거품이 생긴다.

빛이 거품에 비치면 색깔이 변하는 것처럼 보인다.다른 굴절에서 생기는 무지개와는 달리, 비누 거품에서 보이는 색깔은 얇은 비누막의 앞면과 뒷면을 반사하는 빛의 간섭에서 생긴다.필름의 두께에 따라, 다른 색깔들은 구조적으로 그리고 파괴적으로 간섭한다.

수학

비누 거품은 최소 표면의 복잡한 수학 문제의 물리적 예다.이들은 주어진 볼륨을 포함할 수 있는 최소 표면적의 형태를 가정한다.진정한 최소 표면은 외부와 동일한 압력을 갖는 비누 필름에 의해 더 적절하게 묘사된다. 따라서 평균 곡률이 0인 표면이다.비누 거품은 닫힌 비누 필름이다: 외부 압력과 내부 압력의 차이로 인해, 그것은 일정한 평균 곡률의 표면이다.

구형 비누 거품이 주어진 공기 부피(H. A. Schwarz의 정리)를 감싸는 최소 면적이라는 것이 1884년부터 알려져 왔지만, 두 개의 병합된 비누 거품이 다른 크기의 공기 부피와 최소 표면적을 가진 두 개의 공기 부피를 둘러싸는 최적의 방법을 제공한다는 것이 2000년에 이르러서야 증명되었다.이것은 이중 거품 추측이라고 불렸다.^[1]

이러한 특성 때문에, 비누 거품 필름은 실제적인 문제 해결 어플리케이션과 함께 사용되어 왔다.구조 엔지니어 프리 오토는 비누 거품 필름을 사용하여 여러 지점 사이에 퍼지는 최소 표면적의 시트의 기하학적 구조를 결정하고, 이 기하학을 혁명적인 인장 지붕 구조로 번역했다.^[2]유명한 예는 몬트리올의 엑스포 67에 있는 그의 서독관이다.

물리학

병합

두 기포가 합쳐지면, 그들은 가능한 한 표면적의 합을 작게 만드는 형태를 취하며, 각 기포가 감싸고 있는 공기의 부피와 호환된다.만약 거품의 크기가 같다면, 그들의 공통된 벽은 평평하다.만약 그것들이 같은 크기가 아니라면, 그들의 공통의 벽은 더 큰 거품으로 부풀어 오른다. 왜냐하면 작은 벽은 영-라플라스 방정식에 의해 예측된 것처럼 더 큰 내부 압력보다 더 높은 내부 압력을 가지고 있기 때문이다.

3개 이상의 거품이 만나는 지점에서 한 줄을 따라 3개의 거품벽만 만나도록 스스로를 정리한다.세 개의 표면 각각에서 표면 장력이 같기 때문에 이들 사이의 세 각도는 120°와 같아야 한다.버블 벽의 세 쌍이 만나는 선은 cos⁻¹(-1/3) ≈ 109.47°로 분리되어 한 지점에서 4개의 버블 벽만이 만날 수 있다.고원의 법칙으로 알려진 이 모든 규칙들은 거품이 어떻게 만들어지는지를 결정한다.

안정성

비누 거품의 수명은 표면을 구성하는 매우 얇은 물 층, 즉 마이크로미터 두께의 비누막의 파열 용이성에 의해 제한된다.따라서 다음과 같이 민감하다.

• 비누막 내 배수: 중력에 의해 물이 아래로 떨어진다.이것은 예를 들어 글리세롤을 첨가함으로써 물의 점도를 증가시킴으로써 느려질 수 있다.그러나 비누 거품에는 모세관 길이인 궁극적인 높이 제한이 있는데, 약 13피트(4미터) 정도 된다.원칙적으로 도달할 수 있는 길이에는 제한이 없다.
• 증발:이것은 젖은 대기에 거품을 불거나, 물에 설탕을 약간 첨가하여 속도를 늦출 수 있다.
• 먼지 및 지방:거품이 땅이나 벽, 또는 우리의 피부에 닿으면 보통 비누막이 파열된다.이것은 물로 이러한 표면을 적셔 예방할 수 있다(특히 비누가 약간 함유된 것이 좋다.

습식

비누 거품이 고체 또는 액체 표면과 접촉했을 때 습윤이 관찰된다.고체 표면에서 거품의 접촉 각도는 고체의 표면 에너지에 따라 달라진다.^[3][4] 비누 거품은 고체 표면에서 친수성 표면보다 초저하성을 표시하는 접촉 각도가 더 크다. 습식 참조.액체 표면에서, 비누 거품의 접촉 각도는 크기에 따라 달라진다 - 작은 거품은 더 낮은 접촉 각도를 가진다.^[5][6]

약

접촉피부염

비누 거품 액체의 구성은 재료가 약간 다른 조리법이 많다.가장 일반적인 것은 다음을 포함한다.

• 설거지 비누 2/3컵
• 물 1갤런
• 글리세린 2/3테이블스푼

식기세척기 비누가 있어 발진, 눈 붓기, 구토, 어지럼증 등의 결과로 얼굴이나 손에 피부염이 생기는 경우가 드물지 않다.^{[citation needed]}

비눗방울을 기존의 컴퓨팅으로 사용

비누 필름이 만드는 구조는 구(球)로만 둘러쌀 수 있는 것이 아니라, 예를 들어 철조망 같은 사실상 어떤 형태로든 둘러쌀 수 있다.따라서, 다양한 최소 표면을 설계할 수 있다.실제로 그것들을 수학적 모델링으로 계산하는 것보다 물리적으로 만드는 것이 때때로 더 쉽다.이 때문에 비누 필름은 시스템의 복잡성에 따라 기존의 컴퓨터를 능가할 수 있는 아날로그 컴퓨터로 간주될 수 있다.^[7][8][9]

교육의 거품

버블은 심지어 어린 아이들에게도 다양한 개념을 가르치고 탐구하는데 효과적으로 사용될 수 있다.유연성, 색상 형성, 반사 또는 미러링된 표면, 오목 및 볼록한 표면, 투명성, 다양한 형상(원, 사각, 삼각, 구, 큐브, 사면체, 육각형), 탄성 특성 및 비교 크기, 그리고 이 페이지에 열거된 버블의 보다 난해한 특성.버블은 2살부터 대학까지 개념을 가르칠 때 유용하다.스위스 대학의 나탈리 하르첼 박사는 어린 아이들의 오락 목적으로 인공 거품을 사용하는 것이 운동 기술을 조절하는 어린이의 두뇌 영역에서 긍정적인 효과를 나타냈으며, 눈에 띄게 더 나은 모티오를 보여주는 어린 나이에 거품에 노출된 어린이들과의 조정을 담당한다고 이론화했다.n기술은 그렇지 않은 사람들보다 낫다.^[10]

레크리에이션

놀이에 사용

17세기 플랑드르 그림에서 알 수 있듯이, 비누 거품은 아이들이 점토 파이프로 거품을 부는 것을 보여주는 그림에서 보듯이 적어도 400년 동안 오락으로 사용되어 왔다.런던에 본사를 둔 A. & F. Pears사는 1886년 존 에버렛 밀레스의 거품 놀이를 그린 그림을 이용해 비누로 유명한 광고 캠페인을 만들었다.시카고 회사 켐토이는 1940년대에 버블 솔루션을 판매하기 시작했고, 버블 솔루션은 그 이후로 어린이들에게 인기가 있었다.한 업계 추산에 따르면 소매업체들은 연간 약 2억 병을 판매하고 있다.^{[citation needed]}

컬러 버블

거품은 투명한 공기를 감싸고 있는 투명한 물로 만들어진다.그러나 비누막은 가시광선 파장처럼 얇아 간섭을 초래한다.이것은 거품의 구형 모양과 파괴한도와 함께 아이와 어른 모두에게 마법 같은 효과를 주는 발광을 만들어낸다.각각의 색은 비누 거품 필름의 두께가 서로 다른 결과물이다.톰 노디(Markus du Sautoy's The Code 2화에 출연)는 버블 표면의 윤곽 지도를 보는 비유를 했다.그러나 인공적으로 색칠된 거품을 생산하는 것이 도전이 되었다.

바이런, 멜로디앤에녹스웨틀랜드는 UV 조명 아래 빛나는 특허 무독성 버블(Tekno Bubbles)^[11]을 발명했다.이 거품들은 보통 조명 아래에서는 보통 고품질의 "맑은" 거품처럼 보이지만, 진정한 자외선에 노출되면 빛을 발한다.자외선 조명이 밝을수록 밝게 빛난다.그 가족은 그들을 전세계적으로 팔았지만, 그 이후로 그들의 회사를 팔았다.

염료가 계면활성제와 반대로 물 분자에 부착되기 때문에 거품 혼합물에 착색 염료를 첨가하면 색색의 거품이 생성되지 않는다.따라서 염료가 밑부분의 한 지점까지 떨어지면서 무색 거품이 형성된다.염료화학자인 람 사비스 박사는 계면활성제에 달라붙는 락톤 염료를 개발해 밝은 색상의 거품이 형성될 수 있도록 했다.크리스탈 바이올렛 락톤이 그 예다.팀 케회라는 이름의 또 다른 남자는 압력이나 산소에 노출되면 색깔이 없어지는 색색의 거품을 발명했는데, 그는 현재 온라인에서 독성이 없고 얼룩이 없는 Zubbles로 마케팅하고 있다.2010년, 일본 우주인 야마자키 나오코는 미세중력에서 색색의 거품을 만드는 것이 가능하다는 것을 증명했다.그 이유는 저중력 환경에서 물 분자가 거품 주위에 고르게 퍼져 있기 때문이다.

동결

비눗방울을 -15°C(5°F) 이하의 공기로 날리면 표면에 닿으면 얼게 된다.내부의 공기는 점차 확산되어 거품이 자체의 무게로 무너지게 될 것이다.약 -25 °C(-13 °F) 미만의 온도에서는 공기 중에 거품이 얼어 지면에 부딪힐 때 산산조각이 날 수 있다.따뜻한 공기와 함께 거품이 날리면 처음에는 거품이 거의 완벽한 구체로 얼지만 따뜻한 공기가 식어 부피가 줄어들면 거품이 부분적으로 붕괴되는 현상이 생긴다.이 낮은 온도에서 성공적으로 만들어진 거품은 항상 작을 것이다; 그것은 빨리 얼고 더 증가하면 산산조각이 날 것이다.^[12]작은 비눗방울의 결빙은 눈을 설정한 후 2초 이내에 발생한다(대기 온도 –10 정도에서...–14 °C).^[13]

예술

비누 거품 퍼포먼스는 예능과 예술적 성취가 결합된다.그들은 고도의 기술을 요한다.^{[citation needed]}일부 공연자들은 상업적으로 이용 가능한 일반적인 거품 액체를 사용하는 반면 다른 공연자들은 그들만의 해결책을 구성한다.어떤 예술가들은 거대한 거품이나 튜브를 만들며, 종종 물체나 심지어 인간을 감싸기도 한다.다른 것들은 정육면체, 4면체, 그리고 다른 모양과 형태를 형성하는 거품을 만들어 낸다.거품은 맨손으로 다루기도 한다.시각적 경험을 더하기 위해, 그것들은 때때로 연기, 증기 또는 헬륨으로 채워지고 레이저 조명이나 화재와 결합된다.비눗방울은 천연가스 같은 가연성 가스로 채운 뒤 점화될 수 있다.

직장 내 비누 거품 아티스트 갤러리

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참고 항목

• 안티큐블
• 버블파이프
• 거품
• 조지프 고원
• 연선 격자법
• 톰 노디
• 웨어-펠란 구조

참조

추가 읽기

• 오프라, 존(2000년)비누 영화의 수학 - 메이플과 함께 탐험하기.미국수학협회 (1차 개정)ISBN 0-8218-2118-0
• 소년, C. V. (1890) 비누 거품과 그것들을 몰딩하는 힘; (도버 재인쇄) ISBN 0-486-20542-8.고전적인 빅토리아 시대 박람회는 원래 "청소년 청중 앞에서"라는 일련의 강의를 바탕으로 했다.
• 아이센버그, 시릴 (1992) 비누 영화와 비누 거품의 과학; (도버) ISBN 0-486-26960-4.
• 노디, 톰(1982) "톰 노디의 버블 매직" 파이오니어 버블 연주자의 설명이 현대 공연 예술을 창조했다.
• 스타인, 데이비드 (2005) "괴물, 거대, 믿을 수 없을 정도로 큰 거품을 만드는 방법"; (클루츠) 이전에는 "믿을 수 없는 거품 책" (1987년) 거대한 거품 스포츠를 시작했다.ISBN 978-1-57054-257-2

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 비누 거품과 관련된 미디어가 있다.

• 국제 수상 버블쇼
• 사진 예술 작품을 만들기 위한 거품의 매크로 사진 갤러리
• 버블과 방울 상호 작용 비디오
• 좀 더 자세한 과학적 설명
• 거품과 거품이 있는 공연