המדען הצעיר: קסמן של בועות הסבון

סבון כלים, מים, קש, נייר וטיפה של צבע - ותוכלו ליצור עם הילדים ציור מדהים. בזמן הפעילות - יוכלו הילדים ללמוד קצת על עולמן של בועות הסבון - על הצורות שלהן, הצבע וגם שטח הפנים שלהן.

ציוד וחומרים:

• מגש רחב וגבוה.
• מספר צלוחיות – כמספר גווני הצבע בהם נשתמש.
• תמיסת סבון: 50 מ"ל סבון נוזלי לכלים ו-450 מ"ל מים.
• מים.
• אבקות צבעי מאכל.
• קשית.
• נייר.
• כף (אופציונאלי).
  

אופן ההכנה:

1. מניחים בתוך מגש רחב וגבוה מספר צלוחיות. מכינים בכל צלוחית תמיסת סבון עד שליש הגובה, מוסיפים לכל צלוחית אבקת צבע מאכל ומערבבים.
2. מרטיבים את הידיים במעט מים, נושפים באמצעות קשית לתוך תמיסת הסבון עד שייווצרו בועות, חופנים בכפות הידיים (או בכף) מקבץ של בועות ומניחים בעדינות על גבי נייר, מבלי למרוח את הבועות.
3. ממתינים בסבלנות עד שיתנפצו כל הבועות שעל הנייר וממשיכים במלאכת הציור עם שלל גווני הצבע שבמגש.
   

והמשחק מתחיל:

קרומי בועות הסבון שהכנו מכילות צבע מאכל. בזמן שהבועות נמצאות על הנייר, נוזל החומר שבקרומי הסבון מטה ונספג בנייר בנקודות המגע של קרומי הבועות עם הנייר. עד לרגע התנפצות הבועות נספג בנייר בדרך זו רוב הנוזל מהבועות והצבע עימו.

דגם הצביעה בנייר מאפשר להבחין במיקום בו היו קרומי הסבון לפני רגע ההתנפצות. המים מתאדים מהנייר אל האוויר והנייר מתייבש אך הצבע נשאר בנייר לתמיד, מה שמאפשר לנו לתעד את ארגון קרומי הסבון לאורך זמן.

אז מה בעצם קורה פה?

המתח בקרום של בועה כדורית בודדת "מנסה" לכווץ את הבועה לצורה בעלת שטח הפנים הקטן ביותר לאותו נפח האוויר שנלכד בה עוד קודם, בזמן שסגרנו אותה. צורה זו היא כדורית, אך מה קורה כשבועת סבון נפגשת עם בועת סבון אחרת? כאשר בועת סבון אחת נפגשת עם בועת סבון אחרת, האיחוד הסופי הוא שיתוף מלא ומבטיח (לבני אדם יש הרבה מה ללמוד מ"התנהגות" בועות הסבון).

מאחר ושתי בועות הסבון "מנסות" תמיד להקטין את שטח הפנים שלהן, הרי ששתיהן יתמזגו לשיתוף דופן אחד שלהן. אם הבועות הן בעלות אותו גודל, הרי שדופן זה יהיה שטוח. חפשו בציורים קווי צבע ישרים – מקורם הוא בדופן משותף של שתי בועות שגודלן היה זהה.

אם שתי הבועות בעלות גדלים שונים, הרי שהבועה הקטנה יותר, שבה יש לחץ פנימי גדול יותר, תבלוט אל תוך הבועה הגדולה יותר. חפשו בציור אחר דגמי קווי צבע שאינם ישרים והחליטו באיזה צד של הקו הייתה הבועה הקטנה ובאיזה צד הייתה הבועה הגדולה יותר.

ללא קשר לגודלן היחסי, הבועות ייפגשו בדופן המשותף בזווית של 120 מעלות. קל לראות זאת כאשר מפגישים שלוש בועות סבון. כל שלוש הבועות נפגשות במרכז בזווית של 120 מעלות. כלל זווית זה תופס תמיד, גם בתצמיד של המון בועות בקצף.

חפשו בציור אחר נקודות מפגש של 3 קווים והזוויות הנוצרות בין כל שני קווים מחוברים. נקודה למחשבה: האם ייתכן שבאותה נקודת חיבור יהיו יותר משלוש בועות בו-זמנית?

אם נכין בועות סבון בין שני לוחות של זכוכית שקופה, שביניהן מרחק של כ-1.5 ס"מ, נקבל הרבה דפנות משותפים של בועות צפופות. אם נבחן זאת מקרוב, נבחין שבכל הנקודות בהן נפגשות שלוש בועות (ותמיד יש שם שלוש) נוצרות זוויות של 120 מעלות.

אם לבועות שבמקבץ יש גודל אחיד, נבחין שהבועות יוצרות צורות משושה ומתחילות להיראות ממש כמו כוורת דבורים. הדבורים, 'כמו הבועות', מנסות להיות יעילות ככל האפשר בזמן יצירת חלת הדבש. הן מעוניינות להשתמש במינימום האפשרי של דונג ובמקסימום נפח הכוורת בביצוע עבודתן. תאים משושים הם המרשם להצלחה בכך.

יחי היעילות!

עוד כמה דברים:

• צבעי מאכל באבקות הם מרוכזים מאוד ולכן מתאימים ביותר לניסוי זה. ניתן להשיג אותם בחנויות תבלינים. צבעי מאכל נוזליים מהולים מדי והצבע לא יורגש בציור בכלל.
  

• מומלץ להוסיף צבע בהדרגה ולבחון אם יש מספיק ממנו כך ששטיפת תמיסת סבון צבועה תשאיר סימן על נייר. עודף צבע עלול ללכלך מעט את הידיים – אבל זה יורד ב"כביסה".
  

• תנו לחברים לשער כיצד הכנתם את הציור. האם הצליחו?
  

• כל המוסיף גורע – כשהציור מתמלא ביותר מדי בועות, קווי הצבע נבלעים במשטחי צבע. לכן מומלץ לעבור לדף חדש לפני הצפת הנייר בבועות.
  

ד"ר תומר שגן - ד"ר שגן-דע (PhD בהנדסה גנטית וביוכימיה ופוסט-דוקטורט באפידמיולוגיה), מכשיר אנשי חינוך וילדים בתחום המדעים החווייתיים במכללות, מרכזי מחוננים, מרכזי מורים, מרכזי מדעים, האוניברסיטה פתוחה, מתנ"סים, בתי ספר וגני ילדים.