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Cientistas explicam a física das bolhas do Guinness

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Depois de anos de estudos, os cientistas provam por que bolhas fortes caem

Não temos certeza se as bolhas do Guinness se comportam de maneira diferente embaixo da agua, mas pelo menos em terra, enquanto a maioria das bolhas da cerveja sobe para o topo do copo, as bolhas do Guinness caem. Finalmente, os cientistas (da Irlanda, é claro) descobriram por que as bolhas da Guinness agem de maneira diferente de suas outras coortes de cerveja.

O motivo: o vidro. O formato do copo determina como uma cerveja Guinness ou forte é despejada, formando as bolhas. Anteriormente, o pesquisadores disseram à BBC que se pensava que a "corrente circulatória" da cerveja criava as bolhas. Mas quando os cientistas experimentaram derramar uma cerveja preta em um copo normal, as bolhas subiram em vez de descer. Quando uma Guinness é vertida em um copo forte - com um fundo mais estreito - o fluxo "é direcionado para a parede e para cima", à medida que o líquido que afunda empurra as bolhas ascendentes para baixo.

Além disso, as cervejas fortes contêm nitrogênio, em vez de dióxido de carbono, como a maioria das cervejas. Ele cria bolhas de tamanhos diferentes; as bolhas nas cervejas são maiores e não são tão propensas a esse efeito, disse o pesquisador à BBC.

Você pode ver por si mesmo em casa: os pesquisadores desenvolveram um experimento fácil em casa. Despeje seu próximo Guiness em um cilindro inclinado, e você verá que as bolhas se moverão para cima e para baixo.


A física das bolhas gigantes explode o segredo da mecânica dos fluidos

Um estudo inspirado por artistas de rua que faziam bolhas de sabão gigantescas levou a uma descoberta na mecânica dos fluidos: a mistura de diferentes tamanhos moleculares de polímeros em uma solução aumenta a capacidade de uma película fina se esticar sem quebrar.

O jornal Fluidos de revisão física publicou os resultados do estudo de físicos da Emory University. As descobertas podem levar a processos de melhoria, como o fluxo de óleos através de tubulações industriais e a eliminação de espumas poluentes em córregos e rios.

Os resultados também têm implicações para os entusiastas da explosão de bolhas de quintal.

"Este estudo definitivamente coloca a diversão em ciência fundamental", diz Justin Burton, professor associado de física na Emory University e autor sênior do artigo.

A dinâmica dos fluidos é um dos focos do laboratório de Burton. “Os processos de dinâmica dos fluidos são visualmente bonitos e estão por toda parte em nosso planeta, desde a formação e separação de gotas e bolhas até a aerodinâmica de aviões e a reviravolta dos oceanos do mundo”, diz ele.

Enquanto Burton estava em Barcelona para uma conferência há alguns anos, ele viu artistas de rua fazendo bolhas enormes usando uma solução de sabão e um barbante de algodão grosso. “Essas bolhas tinham o diâmetro de um bambolê e o comprimento de um carro”, lembra ele. "Eles também eram lindos, com mudanças de cor de vermelho para verde e tons azulados em sua superfície."

Este efeito arco-íris mostra que a espessura de um filme é comparável ao comprimento de onda da luz, ou apenas alguns mícrons, explica ele.

Assistir ao desempenho levantou uma questão física na mente de Burton: como um filme microscopicamente fino poderia manter sua integridade em uma distância tão grande sem se quebrar? Ele começou a investigar, tanto em seu quintal quanto em seu laboratório.

Enquanto pesquisava receitas de bolhas, Burton encontrou o Soap Bubble Wiki, um projeto online de código aberto. O wiki afirma que tem como objetivo ajudar os "borbulhadores" a criar "a bolha perfeita", separando o fato do folclore sobre receitas e ingredientes para fazer bolhas de sabão.

Além de água e detergente líquido, as receitas do Soap Bubble Wiki geralmente incluíam um polímero - uma substância composta de longas cadeias de moléculas repetidas. Os polímeros mais comuns nas receitas eram o guar natural, pó usado como aditivo em alguns alimentos, ou o polietilenoglicol industrial (PEO), lubrificante usado em alguns medicamentos. Guiado pelas recomendações do wiki, Burton conduziu experimentos de laboratório junto com dois alunos coautores que já se formaram: Stephen Frazier, que recebeu um mestrado em física em maio e é o primeiro autor, e Xinyi Jiang, estudante de graduação.

“Basicamente, começamos a fazer bolhas e estourá-las e registramos a velocidade e a dinâmica desse processo”, diz Burton. "Focar em um fluido em seus momentos mais violentos pode dizer muito sobre sua física subjacente."

Filmes de sabão absorvem luz infravermelha, então os pesquisadores a direcionaram através das bolhas para medir a espessura dos filmes. Eles também mediram os pesos moleculares dos diferentes polímeros que usaram nas receitas de bolhas. E eles deixaram a gravidade puxar as gotas de vários filmes de sabão para fora de um bico, a fim de medir quanto tempo o fio de líquido resultante poderia esticar entre o bico e a gota antes de quebrar.

Os resultados revelaram que os polímeros eram o ingrediente chave para fazer bolhas colossais. Os fios longos e fibrosos de polímeros permitem que as bolhas fluam suavemente e se estiquem ainda mais sem estourar.

“Os fios de polímero ficam emaranhados, algo como uma bola de pelo, formando fios mais longos que não querem se separar”, explica Burton. "Na combinação certa, um polímero permite que uma película de sabão alcance um 'ponto ideal' que é viscoso, mas também elástico - só que não tão elástico a ponto de se rasgar."

O trabalho confirma o que muitos "borbulhadores" especialistas já haviam descoberto - uma boa receita de bolha de sabão gigante deve incluir um polímero.

"Fizemos a física para explicar por que e como os polímeros podem fazer um filme fluido esticar até 100 metros quadrados sem quebrar", diz Burton.

Os físicos também descobriram que variar os tamanhos moleculares dos polímeros ajuda a fortalecer a película de sabão. Essa descoberta aconteceu por acaso.

Os pesquisadores trabalharam no projeto por mais de um ano e armazenaram alguns contêineres de PEO que haviam comprado. Eles perceberam que PEO de contêineres que envelheceram cerca de seis meses produziam filmes de bolha de sabão mais fortes em comparação com PEO de contêineres usados ​​quando foi comprado pela primeira vez. Após investigação, eles perceberam que os polímeros no PEO envelhecido se degradaram ao longo do tempo, variando o comprimento das fitas moleculares.

"Polímeros de tamanhos diferentes se tornam ainda mais emaranhados do que polímeros de tamanho único, reforçando a elasticidade do filme", ​​diz Burton. "Essa é uma descoberta fundamental da física."

Entender como fluidos e filmes finos respondem ao estresse, diz Burton, pode levar a uma série de aplicações, como melhorar o fluxo de materiais industriais através de tubos ou limpeza de espumas tóxicas.

“Como acontece com todas as pesquisas fundamentais, você tem que seguir seus instintos e coração”, diz Burton sobre sua odisséia de bolhas de sabão. "Às vezes, sua bolha estourou, mas, neste caso, descobrimos algo interessante."

Receita de bolha gigante

Burton recomenda a seguinte receita para soprar bolhas de sabão gigantes. Ele alerta, porém, que fatores que não podem ser controlados fora do laboratório, como os níveis de umidade, podem alterar os resultados.

    1 litro de água (cerca de 2 litros)

50 mililitros de detergente profissional Dawn, disponível online (um pouco mais de 3 colheres de sopa)

2-3 gramas de pó de guar, vendido em muitos supermercados (cerca de & frac12 colher de chá cheia)

50 mililitros de álcool isopropílico (um pouco mais de 3 colheres de sopa)

2 gramas de fermento em pó (cerca de & frac12 colher de chá)

Misture o pó de guar com o álcool e mexa até que não haja grumos. Combine a pasta de álcool / guar com a água e misture delicadamente por 10 minutos. Deixe descansar um pouco para que o guar se hidrate. Em seguida, misture novamente. Adicione o fermento em pó e mexa. Adicione o detergente e mexa delicadamente para evitar a formação de espuma.

Mergulhe uma varinha de bolhas gigante com um fio fibroso na mistura até que esteja totalmente submersa. Lentamente, remova o barbante e balance a varinha gentilmente ou assopre a película de sabão. Aproveite a física de bolhas de sabão gigantes!


A física das bolhas gigantes explode o segredo da mecânica dos fluidos

Um estudo inspirado por artistas de rua que faziam bolhas de sabão gigantescas levou a uma descoberta na mecânica dos fluidos: misturar diferentes tamanhos moleculares de polímeros em uma solução aumenta a capacidade de uma película fina se esticar sem quebrar.

O jornal Fluidos de revisão física publicou os resultados do estudo de físicos da Emory University. As descobertas podem levar a processos de melhoria, como o fluxo de óleos através de tubulações industriais e a eliminação de espumas poluentes em córregos e rios.

Os resultados também têm implicações para os entusiastas da explosão de bolhas de quintal.

"Este estudo definitivamente coloca a diversão em ciência fundamental", diz Justin Burton, professor associado de física na Emory University e autor sênior do artigo.

A dinâmica dos fluidos é um dos focos do laboratório de Burton. “Os processos de dinâmica dos fluidos são visualmente bonitos e estão por toda parte em nosso planeta, desde a formação e separação de gotas e bolhas até a aerodinâmica de aviões e a reviravolta dos oceanos do mundo”, diz ele.

Enquanto Burton estava em Barcelona para uma conferência há alguns anos, ele viu artistas de rua fazendo bolhas enormes usando uma solução de sabão e um barbante de algodão grosso. “Essas bolhas tinham o diâmetro de um bambolê e o comprimento de um carro”, lembra ele. "Eles também eram lindos, com mudanças de cor de vermelho para verde e tons azulados em sua superfície."

Este efeito arco-íris mostra que a espessura de um filme é comparável ao comprimento de onda da luz, ou apenas alguns mícrons, explica ele.

Assistir ao desempenho levantou uma questão física na mente de Burton: como um filme microscopicamente fino poderia manter sua integridade em uma distância tão grande sem se quebrar? Ele começou a investigar, tanto em seu quintal quanto em seu laboratório.

Enquanto pesquisava receitas de bolhas, Burton encontrou o Soap Bubble Wiki, um projeto online de código aberto. O wiki afirma que tem como objetivo ajudar os "borbulhadores" a criar "a bolha perfeita", separando o fato do folclore sobre receitas e ingredientes para fazer bolhas de sabão.

Além de água e detergente líquido, as receitas do Soap Bubble Wiki geralmente incluíam um polímero - uma substância composta de longas cadeias de moléculas repetidas. Os polímeros mais comuns nas receitas eram o guar natural, pó usado como aditivo em alguns alimentos, ou o polietilenoglicol industrial (PEO), lubrificante usado em alguns medicamentos. Guiado pelas recomendações do wiki, Burton conduziu experimentos de laboratório junto com dois alunos coautores que já se formaram: Stephen Frazier, que recebeu um mestrado em física em maio e é o primeiro autor, e Xinyi Jiang, estudante de graduação.

“Basicamente, começamos a fazer bolhas e estourá-las e registramos a velocidade e a dinâmica desse processo”, diz Burton. "Focar em um fluido em seus momentos mais violentos pode dizer muito sobre sua física subjacente."

Filmes de sabão absorvem luz infravermelha, então os pesquisadores a direcionaram através das bolhas para medir a espessura dos filmes. Eles também mediram os pesos moleculares dos diferentes polímeros que usaram nas receitas de bolhas. E eles deixam a gravidade puxar gotículas de vários filmes de sabão para fora de um bico, a fim de medir quanto tempo o fio de líquido resultante poderia esticar entre o bico e a gota antes de quebrar.

Os resultados revelaram que os polímeros eram o ingrediente chave para fazer bolhas colossais. Os fios longos e fibrosos de polímeros permitem que as bolhas fluam suavemente e se estiquem ainda mais sem estourar.

“Os fios de polímero ficam emaranhados, algo como uma bola de pelo, formando fios mais longos que não querem se separar”, explica Burton. "Na combinação certa, um polímero permite que uma película de sabão alcance um 'ponto ideal' que é viscoso, mas também elástico - só que não tão elástico a ponto de se rasgar."

O trabalho confirma o que muitos "borbulhadores" especialistas já haviam descoberto - uma boa receita de bolha de sabão gigante deve incluir um polímero.

"Fizemos a física para explicar por que e como os polímeros podem fazer um filme fluido esticar até 100 metros quadrados sem quebrar", diz Burton.

Os físicos também descobriram que variar os tamanhos moleculares dos polímeros ajuda a fortalecer a película de sabão. Essa descoberta aconteceu por acaso.

Os pesquisadores trabalharam no projeto por mais de um ano e armazenaram alguns contêineres de PEO que haviam comprado. Eles perceberam que PEO de contêineres que envelheceram cerca de seis meses produziam filmes de bolha de sabão mais fortes em comparação com PEO de contêineres usados ​​quando foi comprado pela primeira vez. Após investigação, eles perceberam que os polímeros no PEO envelhecido se degradaram ao longo do tempo, variando o comprimento das fitas moleculares.

"Polímeros de tamanhos diferentes se tornam ainda mais emaranhados do que polímeros de tamanho único, reforçando a elasticidade do filme", ​​diz Burton. "Essa é uma descoberta fundamental da física."

Entender como fluidos e filmes finos respondem ao estresse, diz Burton, pode levar a uma série de aplicações, como melhorar o fluxo de materiais industriais através de tubos ou limpeza de espumas tóxicas.

“Como acontece com todas as pesquisas fundamentais, você tem que seguir seus instintos e coração”, diz Burton sobre sua odisséia de bolhas de sabão. "Às vezes, sua bolha estourou, mas, neste caso, descobrimos algo interessante."

Receita de bolha gigante

Burton recomenda a seguinte receita para soprar bolhas de sabão gigantes. Ele alerta, porém, que fatores que não podem ser controlados fora do laboratório, como os níveis de umidade, podem alterar os resultados.

    1 litro de água (cerca de 2 litros)

50 mililitros de detergente profissional Dawn, disponível online (um pouco mais de 3 colheres de sopa)

2-3 gramas de pó de guar, vendido em muitos supermercados (cerca de & frac12 colher de chá cheia)

50 mililitros de álcool isopropílico (um pouco mais de 3 colheres de sopa)

2 gramas de fermento em pó (cerca de & frac12 colher de chá)

Misture o pó de guar com o álcool e mexa até que não haja grumos. Combine a pasta de álcool / guar com a água e misture delicadamente por 10 minutos. Deixe descansar um pouco para que o guar se hidrate. Em seguida, misture novamente. Adicione o fermento em pó e mexa. Adicione o detergente e mexa delicadamente para evitar a formação de espuma.

Mergulhe uma varinha de bolhas gigante com um barbante fibroso na mistura até que esteja totalmente submersa. Lentamente, remova o barbante e balance a varinha gentilmente ou assopre a película de sabão. Aproveite a física de bolhas de sabão gigantes!


A física das bolhas gigantes explode o segredo da mecânica dos fluidos

Um estudo inspirado por artistas de rua que faziam bolhas de sabão gigantescas levou a uma descoberta na mecânica dos fluidos: a mistura de diferentes tamanhos moleculares de polímeros em uma solução aumenta a capacidade de uma película fina se esticar sem quebrar.

O jornal Fluidos de revisão física publicou os resultados do estudo de físicos da Emory University. As descobertas podem levar a processos de melhoria, como o fluxo de óleos através de tubulações industriais e a eliminação de espumas poluentes em córregos e rios.

Os resultados também têm implicações para os entusiastas da explosão de bolhas de quintal.

"Este estudo definitivamente coloca a diversão em ciência fundamental", diz Justin Burton, professor associado de física na Emory University e autor sênior do artigo.

A dinâmica dos fluidos é um dos focos do laboratório de Burton. “Os processos de dinâmica dos fluidos são visualmente bonitos e estão por toda parte em nosso planeta, desde a formação e separação de gotas e bolhas até a aerodinâmica de aviões e a reviravolta dos oceanos do mundo”, diz ele.

Enquanto Burton estava em Barcelona para uma conferência há alguns anos, ele viu artistas de rua fazendo bolhas enormes usando uma solução de sabão e um barbante de algodão grosso. “Essas bolhas tinham o diâmetro de um bambolê e o comprimento de um carro”, lembra ele. "Eles também eram lindos, com mudanças de cor de vermelho para verde e tons azulados em sua superfície."

Este efeito arco-íris mostra que a espessura de um filme é comparável ao comprimento de onda da luz, ou apenas alguns mícrons, explica ele.

Assistir ao desempenho levantou uma questão física na mente de Burton: como um filme tão microscopicamente fino poderia manter sua integridade em uma distância tão grande sem se quebrar? Ele começou a investigar, tanto em seu quintal quanto em seu laboratório.

Enquanto pesquisava receitas de bolhas, Burton encontrou o Soap Bubble Wiki, um projeto online de código aberto. O wiki afirma que tem como objetivo ajudar os "borbulhadores" a criar "a bolha perfeita", separando o fato do folclore sobre receitas e ingredientes para fazer bolhas de sabão.

Além de água e detergente líquido, as receitas do Soap Bubble Wiki geralmente incluíam um polímero - uma substância composta de longas cadeias de moléculas repetidas. Os polímeros mais comuns nas receitas eram o guar natural, pó usado como aditivo em alguns alimentos, ou o polietilenoglicol industrial (PEO), lubrificante usado em alguns medicamentos. Guiado pelas recomendações do wiki, Burton conduziu experimentos de laboratório junto com dois alunos coautores que já se formaram: Stephen Frazier, que fez mestrado em física em maio e é o primeiro autor, e Xinyi Jiang, estudante de graduação.

“Basicamente, começamos a fazer bolhas e estourá-las e registramos a velocidade e a dinâmica desse processo”, diz Burton. "Focar em um fluido em seus momentos mais violentos pode dizer muito sobre sua física subjacente."

Filmes de sabão absorvem luz infravermelha, então os pesquisadores a direcionaram através das bolhas para medir a espessura dos filmes. Eles também mediram os pesos moleculares dos diferentes polímeros que usaram nas receitas de bolhas. E eles deixam a gravidade puxar gotículas de vários filmes de sabão para fora de um bico, a fim de medir quanto tempo o fio de líquido resultante poderia esticar entre o bico e a gota antes de quebrar.

Os resultados revelaram que os polímeros eram o ingrediente chave para fazer bolhas colossais. Os fios longos e fibrosos de polímeros permitem que as bolhas fluam suavemente e se estiquem ainda mais sem estourar.

“Os fios de polímero ficam emaranhados, algo como uma bola de pelo, formando fios mais longos que não querem se separar”, explica Burton. "Na combinação certa, um polímero permite que uma película de sabão alcance um 'ponto ideal' que é viscoso, mas também elástico - só que não tão elástico a ponto de se rasgar."

O trabalho confirma o que muitos especialistas "borbulhadores" já haviam descoberto - uma boa receita de bolha de sabão gigante deve incluir um polímero.

"Fizemos a física para explicar por que e como os polímeros podem fazer um filme fluido esticar até 100 metros quadrados sem quebrar", diz Burton.

Os físicos também descobriram que variar os tamanhos moleculares dos polímeros ajuda a fortalecer a película de sabão. Essa descoberta aconteceu por acaso.

Os pesquisadores trabalharam no projeto por mais de um ano e armazenaram alguns contêineres de PEO que haviam comprado. Eles perceberam que PEO de contêineres que envelheceram cerca de seis meses produziam filmes de bolha de sabão mais fortes em comparação com PEO de contêineres usados ​​quando foi comprado pela primeira vez. Após investigação, eles perceberam que os polímeros no PEO envelhecido se degradaram com o tempo, variando o comprimento das fitas moleculares.

"Polímeros de tamanhos diferentes se tornam ainda mais emaranhados do que polímeros de tamanho único, reforçando a elasticidade do filme", ​​diz Burton. "Essa é uma descoberta fundamental da física."

Entender como os fluidos e filmes finos respondem ao estresse, diz Burton, pode levar a uma série de aplicações, como melhorar o fluxo de materiais industriais através de tubos ou a limpeza de espumas tóxicas.

“Como acontece com todas as pesquisas fundamentais, você tem que seguir seus instintos e coração”, diz Burton sobre sua odisséia de bolhas de sabão. "Às vezes, sua bolha estourou, mas, neste caso, descobrimos algo interessante."

Receita de bolha gigante

Burton recomenda a seguinte receita para soprar bolhas de sabão gigantes. Ele alerta, porém, que fatores que não podem ser controlados fora do laboratório, como os níveis de umidade, podem alterar os resultados.

    1 litro de água (cerca de 2 litros)

50 mililitros de detergente profissional Dawn, disponível online (um pouco mais de 3 colheres de sopa)

2-3 gramas de pó de guar, vendido em muitos supermercados (cerca de & frac12 colher de chá cheia)

50 mililitros de álcool isopropílico (um pouco mais de 3 colheres de sopa)

2 gramas de fermento em pó (cerca de & frac12 colher de chá)

Misture o pó de guar com o álcool e mexa até que não haja grumos. Combine a pasta de álcool / guar com a água e misture delicadamente por 10 minutos. Deixe descansar um pouco para que o guar se hidrate. Em seguida, misture novamente. Adicione o fermento em pó e mexa. Adicione o detergente e mexa delicadamente para evitar a formação de espuma.

Mergulhe uma varinha de bolhas gigante com um fio fibroso na mistura até que esteja totalmente submersa. Lentamente, remova o barbante e balance a varinha suavemente ou assopre a película de sabão. Aproveite a física de bolhas de sabão gigantes!


A física das bolhas gigantes explode o segredo da mecânica dos fluidos

Um estudo inspirado por artistas de rua que faziam bolhas de sabão gigantescas levou a uma descoberta na mecânica dos fluidos: misturar diferentes tamanhos moleculares de polímeros em uma solução aumenta a capacidade de uma película fina se esticar sem quebrar.

O jornal Fluidos de revisão física publicou os resultados do estudo de físicos da Emory University. As descobertas podem levar a processos de melhoria, como o fluxo de óleos através de tubulações industriais e a eliminação de espumas poluentes em córregos e rios.

Os resultados também têm implicações para os entusiastas da explosão de bolhas de quintal.

"Este estudo definitivamente coloca a diversão em ciência fundamental", diz Justin Burton, professor associado de física na Emory University e autor sênior do artigo.

A dinâmica dos fluidos é um dos focos do laboratório de Burton. “Os processos de dinâmica dos fluidos são visualmente belos e estão por toda parte em nosso planeta, desde a formação e fragmentação de gotas e bolhas até a aerodinâmica de aviões e a reviravolta dos oceanos do mundo”, diz ele.

Enquanto Burton estava em Barcelona para uma conferência há alguns anos, ele viu artistas de rua fazendo bolhas enormes usando uma solução de sabão e um barbante de algodão grosso. “Essas bolhas tinham o diâmetro de um bambolê e o comprimento de um carro”, lembra ele. "Eles também eram lindos, com mudanças de cor de vermelho para verde e tons azulados em sua superfície."

Este efeito arco-íris mostra que a espessura de um filme é comparável ao comprimento de onda da luz, ou apenas alguns mícrons, explica ele.

Assistir ao desempenho levantou uma questão física na mente de Burton: como um filme tão microscopicamente fino poderia manter sua integridade em uma distância tão grande sem se quebrar? Ele começou a investigar, tanto em seu quintal quanto em seu laboratório.

Enquanto pesquisava receitas de bolhas, Burton encontrou o Soap Bubble Wiki, um projeto online de código aberto. O wiki afirma que tem como objetivo ajudar os "borbulhadores" a criar "a bolha perfeita", separando o fato do folclore sobre receitas e ingredientes para fazer bolhas de sabão.

Além de água e detergente líquido, as receitas do Soap Bubble Wiki geralmente incluíam um polímero - uma substância composta de longas cadeias de moléculas repetidas. Os polímeros mais comuns nas receitas eram o guar natural, pó usado como aditivo em alguns alimentos, ou o polietilenoglicol industrial (PEO), lubrificante usado em alguns medicamentos. Guiado pelas recomendações do wiki, Burton conduziu experimentos de laboratório junto com dois alunos coautores que já se formaram: Stephen Frazier, que fez mestrado em física em maio e é o primeiro autor, e Xinyi Jiang, estudante de graduação.

“Basicamente, começamos a fazer bolhas e estourá-las e registramos a velocidade e a dinâmica desse processo”, diz Burton. "Focar em um fluido em seus momentos mais violentos pode dizer muito sobre sua física subjacente."

Filmes de sabão absorvem luz infravermelha, então os pesquisadores a direcionaram através das bolhas para medir a espessura dos filmes. Eles também mediram os pesos moleculares dos diferentes polímeros que usaram nas receitas de bolhas. E eles deixam a gravidade puxar gotículas de vários filmes de sabão para fora de um bico, a fim de medir quanto tempo o fio de líquido resultante poderia esticar entre o bico e a gota antes de quebrar.

Os resultados revelaram que os polímeros eram o ingrediente chave para fazer bolhas colossais. Os fios longos e fibrosos de polímeros permitem que as bolhas fluam suavemente e se estiquem ainda mais sem estourar.

“Os fios de polímero ficam emaranhados, algo como uma bola de pelo, formando fios mais longos que não querem se separar”, explica Burton. "Na combinação certa, um polímero permite que uma película de sabão alcance um 'ponto ideal' que é viscoso, mas também elástico - só que não tão elástico a ponto de se rasgar."

O trabalho confirma o que muitos especialistas "borbulhadores" já haviam descoberto - uma boa receita de bolha de sabão gigante deve incluir um polímero.

"Fizemos a física para explicar por que e como os polímeros podem fazer um filme fluido esticar até 100 metros quadrados sem quebrar", diz Burton.

Os físicos também descobriram que variar os tamanhos moleculares dos polímeros ajuda a fortalecer a película de sabão. Essa descoberta aconteceu por acaso.

Os pesquisadores trabalharam no projeto por mais de um ano e armazenaram alguns contêineres de PEO que haviam comprado. Eles perceberam que PEO de contêineres que envelheceram cerca de seis meses produziam filmes de bolha de sabão mais fortes em comparação com PEO de contêineres usados ​​quando foi comprado pela primeira vez. Após investigação, eles perceberam que os polímeros no PEO envelhecido se degradaram com o tempo, variando o comprimento das fitas moleculares.

"Polímeros de tamanhos diferentes se tornam ainda mais emaranhados do que polímeros de tamanho único, reforçando a elasticidade do filme", ​​diz Burton. "Essa é uma descoberta fundamental da física."

Entender como fluidos e filmes finos respondem ao estresse, diz Burton, pode levar a uma série de aplicações, como melhorar o fluxo de materiais industriais através de tubos ou limpeza de espumas tóxicas.

“Como acontece com todas as pesquisas fundamentais, você tem que seguir seus instintos e coração”, diz Burton sobre sua odisséia de bolhas de sabão. "Às vezes, sua bolha estourou, mas, neste caso, descobrimos algo interessante."

Receita de bolha gigante

Burton recomenda a seguinte receita para soprar bolhas de sabão gigantes. Ele alerta, porém, que fatores que não podem ser controlados fora do laboratório, como os níveis de umidade, podem alterar os resultados.

    1 litro de água (cerca de 2 litros)

50 mililitros de detergente profissional Dawn, disponível online (um pouco mais de 3 colheres de sopa)

2-3 gramas de pó de guar, vendido em muitos supermercados (cerca de & frac12 colher de chá cheia)

50 mililitros de álcool isopropílico (um pouco mais de 3 colheres de sopa)

2 gramas de fermento em pó (cerca de & frac12 colher de chá)

Misture o pó de guar com o álcool e mexa até que não haja grumos. Combine a pasta de álcool / guar com a água e misture delicadamente por 10 minutos. Deixe descansar um pouco para que o guar se hidrate. Em seguida, misture novamente. Adicione o fermento em pó e mexa. Adicione o detergente e mexa delicadamente para evitar a formação de espuma.

Mergulhe uma varinha de bolhas gigante com um fio fibroso na mistura até que esteja totalmente submersa. Lentamente, remova o barbante e balance a varinha suavemente ou assopre a película de sabão. Aproveite a física de bolhas de sabão gigantes!


A física das bolhas gigantes explode o segredo da mecânica dos fluidos

Um estudo inspirado por artistas de rua que faziam bolhas de sabão gigantescas levou a uma descoberta na mecânica dos fluidos: a mistura de diferentes tamanhos moleculares de polímeros em uma solução aumenta a capacidade de uma película fina se esticar sem quebrar.

O jornal Fluidos de revisão física publicou os resultados do estudo de físicos da Emory University. As descobertas podem levar a processos de melhoria, como o fluxo de óleos através de tubulações industriais e a eliminação de espumas poluentes em córregos e rios.

Os resultados também têm implicações para os entusiastas da explosão de bolhas de quintal.

"Este estudo definitivamente coloca a diversão em ciência fundamental", diz Justin Burton, professor associado de física na Emory University e autor sênior do artigo.

A dinâmica dos fluidos é um dos focos do laboratório de Burton. “Os processos de dinâmica dos fluidos são visualmente bonitos e estão por toda parte em nosso planeta, desde a formação e separação de gotas e bolhas até a aerodinâmica de aviões e a reviravolta dos oceanos do mundo”, diz ele.

Enquanto Burton estava em Barcelona para uma conferência há alguns anos, ele viu artistas de rua fazendo bolhas enormes usando uma solução de sabão e um barbante de algodão grosso. “Essas bolhas tinham o diâmetro de um bambolê e o comprimento de um carro”, lembra ele. "Eles também eram lindos, com mudanças de cor de vermelho para verde e tons azulados em sua superfície."

Este efeito arco-íris mostra que a espessura de um filme é comparável ao comprimento de onda da luz, ou apenas alguns mícrons, explica ele.

Assistir ao desempenho levantou uma questão física na mente de Burton: como um filme microscopicamente fino poderia manter sua integridade em uma distância tão grande sem se quebrar? Ele começou a investigar, tanto em seu quintal quanto em seu laboratório.

Enquanto pesquisava receitas de bolhas, Burton encontrou o Soap Bubble Wiki, um projeto online de código aberto. O wiki afirma que tem como objetivo ajudar os "borbulhadores" a criar "a bolha perfeita", separando o fato do folclore sobre receitas e ingredientes para fazer bolhas de sabão.

Além de água e detergente líquido, as receitas do Soap Bubble Wiki geralmente incluíam um polímero - uma substância composta de longas cadeias de moléculas repetidas. Os polímeros mais comuns nas receitas eram o guar natural, pó usado como aditivo em alguns alimentos, ou o polietilenoglicol industrial (PEO), lubrificante usado em alguns medicamentos. Guiado pelas recomendações do wiki, Burton conduziu experimentos de laboratório junto com dois alunos coautores que já se formaram: Stephen Frazier, que recebeu um mestrado em física em maio e é o primeiro autor, e Xinyi Jiang, estudante de graduação.

“Basicamente, começamos a fazer bolhas e estourá-las e registramos a velocidade e a dinâmica desse processo”, diz Burton. "Focar em um fluido em seus momentos mais violentos pode dizer muito sobre sua física subjacente."

Filmes de sabão absorvem luz infravermelha, então os pesquisadores a direcionaram através das bolhas para medir a espessura dos filmes. Eles também mediram os pesos moleculares dos diferentes polímeros que usaram nas receitas de bolhas. E eles deixaram a gravidade puxar as gotas de vários filmes de sabão para fora de um bico, a fim de medir quanto tempo o fio de líquido resultante poderia esticar entre o bico e a gota antes de quebrar.

Os resultados revelaram que os polímeros eram o ingrediente chave para fazer bolhas colossais. Os fios longos e fibrosos de polímeros permitem que as bolhas fluam suavemente e se estiquem ainda mais sem estourar.

“Os fios de polímero ficam emaranhados, algo como uma bola de pelo, formando fios mais longos que não querem se separar”, explica Burton. "Na combinação certa, um polímero permite que uma película de sabão alcance um 'ponto ideal' que é viscoso, mas também elástico - só que não tão elástico a ponto de se rasgar."

O trabalho confirma o que muitos "borbulhadores" especialistas já haviam descoberto - uma boa receita de bolha de sabão gigante deve incluir um polímero.

"Fizemos a física para explicar por que e como os polímeros podem fazer um filme fluido esticar até 100 metros quadrados sem quebrar", diz Burton.

Os físicos também descobriram que variar os tamanhos moleculares dos polímeros ajuda a fortalecer a película de sabão. Essa descoberta aconteceu por acaso.

The researchers worked on the project for more than a year and stored some containers of PEO they had purchased. They realized that PEO from containers that had aged about six months produced stronger soap bubble films compared to PEO from containers used when it was first purchased. Upon investigation, they realized that the polymers in the aged PEO had degraded over time, varying the length of the molecular strands.

"Polymers of different sizes become even more entangled than single-sized polymers, strengthening the elasticity of the film," Burton says. "That's a fundamental physics discovery."

Understanding how fluids and thin films response to stress, Burton says, could lead to an array of applications, such as improving the flow of industrial materials through pipes, or the clean-up of toxic foams.

"As with all fundamental research, you have to follow your instincts and heart," Burton says of his soap bubble odyssey. "Sometimes your bubble gets burst, but in this case, we discovered something interesting."

Giant Bubble Recipe

Burton recommends the following recipe for blowing giant soap bubbles. He cautions, however, that factors that cannot be controlled outside of a laboratory, such as humidity levels, may alter the results.

    1 liter of water (about 2 pints)

50 milliliters of Dawn Professional Detergent, available online (a little over 3 tablespoons)

2-3 grams of guar powder, sold in many grocery stores (about ½ heaping teaspoon)

50 milliliters of rubbing alcohol (a little over 3 tablespoons)

2 grams of baking powder (about ½ teaspoon)

Mix the guar powder with the alcohol and stir until there are no clumps. Combine the alcohol/guar slurry with the water and mix gently for 10 minutes. Let it sit for a bit so the guar hydrates. Then mix again. Add the baking powder and stir. Add the detergent, and stir gently to avoid foaming.

Dip a giant bubble wand with a fibrous string into the mixture until it is fully immersed. Slowly remove the string and wave the wand gently or blow on the soap film. Enjoy the physics of giant soap bubbles!


Physics of giant bubbles bursts secret of fluid mechanics

A study inspired by street performers making gigantic soap bubbles led to a discovery in fluid mechanics: Mixing different molecular sizes of polymers within a solution increases the ability of a thin film to stretch without breaking.

The journal Fluidos de revisão física published the results of the study by physicists at Emory University. The findings could potentially lead to improving processes such as the flow of oils through industrial pipes and the clearance of polluting foams in streams and rivers.

The results also hold implications for backyard bubble-blowing enthusiasts.

"This study definitely puts the fun into fundamental science," says Justin Burton, associate professor of physics at Emory University and senior author of the paper.

Fluid dynamics is one of the focuses of Burton's lab. "The processes of fluid dynamics are visually beautiful and they are everywhere on our planet, from the formation and breakup of droplets and bubbles to the aerodynamics of airplanes and the deep-sea overturning of the world's oceans," he says.

While Burton was in Barcelona for a conference a few years ago, he happened to see street performers making huge bubbles using a soap solution and thick cotton string. "These bubbles were about the diameter of a hula hoop and as much as a car-length long," he recalls. "They were also beautiful, with color changes from red to green to bluish tones on their surface."

This rainbow effect shows that a film's thickness is comparable to the wavelength of light, or just a few microns, he explains.

Viewing the performance sparked a physics question in Burton's mind: How could such a microscopically thin film maintain its integrity over such a large distance without breaking up? He began investigating, both in his backyard and in his lab.

As Burton researched bubble recipes he came across the Soap Bubble Wiki, an online, open-source project. The wiki states that it aims to help "bubblers" create "the perfect bubble" by separating fact from folklore regarding soap bubble-making recipes and ingredients.

In addition to water and dishwashing liquid, the Soap Bubble Wiki recipes usually included a polymer -- a substance made up of long chains of repeating molecules. The most common polymers in the recipes were natural guar, a powder used as an additive in some foods, or industrial polyethylene glycol (PEO), a lubricant used in some medicines. Guided by the wiki recommendations, Burton conducted laboratory experiments along with two student co-authors who have since graduated: Stephen Frazier, who received a master's in physics in May and is first author, and undergraduate Xinyi Jiang.

"We basically started making bubbles and popping them, and recorded the speed and dynamics of that process," Burton says. "Focusing on a fluid at its most violent moments can tell you a lot about its underlying physics."

Soap films absorb infrared light, so the researchers shone it through the bubbles to measure the thickness of the films. They also measured the molecular weights of the different polymers they used in the bubble recipes. And they let gravity pull droplets of the various soap films off a nozzle, in order to measure how long the resulting thread of liquid could stretch between the nozzle and the droplet before breaking.

The results revealed that polymers were the key ingredient to making colossal bubbles. The long, fibrous strands of polymers enable the bubbles to flow smoothly and stretch further without popping.

"The polymer strands become entangled, something like a hairball, forming longer strands that don't want to break apart," Burton explains. "In the right combination, a polymer allows a soap film to reach a 'sweet spot' that's viscous but also stretchy -- just not so stretchy that it rips apart."

The work confirms what many expert "bubblers" already had figured out -- a good giant soap bubble recipe should include a polymer.

"We did the physics to explain why and how polymers can make a fluid film stretch as far as 100 square meters without breaking," Burton says.

The physicists also found that varying the molecular sizes of the polymers helps strengthen soap film. That discovery happened by accident.

The researchers worked on the project for more than a year and stored some containers of PEO they had purchased. They realized that PEO from containers that had aged about six months produced stronger soap bubble films compared to PEO from containers used when it was first purchased. Upon investigation, they realized that the polymers in the aged PEO had degraded over time, varying the length of the molecular strands.

"Polymers of different sizes become even more entangled than single-sized polymers, strengthening the elasticity of the film," Burton says. "That's a fundamental physics discovery."

Understanding how fluids and thin films response to stress, Burton says, could lead to an array of applications, such as improving the flow of industrial materials through pipes, or the clean-up of toxic foams.

"As with all fundamental research, you have to follow your instincts and heart," Burton says of his soap bubble odyssey. "Sometimes your bubble gets burst, but in this case, we discovered something interesting."

Giant Bubble Recipe

Burton recommends the following recipe for blowing giant soap bubbles. He cautions, however, that factors that cannot be controlled outside of a laboratory, such as humidity levels, may alter the results.

    1 liter of water (about 2 pints)

50 milliliters of Dawn Professional Detergent, available online (a little over 3 tablespoons)

2-3 grams of guar powder, sold in many grocery stores (about ½ heaping teaspoon)

50 milliliters of rubbing alcohol (a little over 3 tablespoons)

2 grams of baking powder (about ½ teaspoon)

Mix the guar powder with the alcohol and stir until there are no clumps. Combine the alcohol/guar slurry with the water and mix gently for 10 minutes. Let it sit for a bit so the guar hydrates. Then mix again. Add the baking powder and stir. Add the detergent, and stir gently to avoid foaming.

Dip a giant bubble wand with a fibrous string into the mixture until it is fully immersed. Slowly remove the string and wave the wand gently or blow on the soap film. Enjoy the physics of giant soap bubbles!


Physics of giant bubbles bursts secret of fluid mechanics

A study inspired by street performers making gigantic soap bubbles led to a discovery in fluid mechanics: Mixing different molecular sizes of polymers within a solution increases the ability of a thin film to stretch without breaking.

The journal Fluidos de revisão física published the results of the study by physicists at Emory University. The findings could potentially lead to improving processes such as the flow of oils through industrial pipes and the clearance of polluting foams in streams and rivers.

The results also hold implications for backyard bubble-blowing enthusiasts.

"This study definitely puts the fun into fundamental science," says Justin Burton, associate professor of physics at Emory University and senior author of the paper.

Fluid dynamics is one of the focuses of Burton's lab. "The processes of fluid dynamics are visually beautiful and they are everywhere on our planet, from the formation and breakup of droplets and bubbles to the aerodynamics of airplanes and the deep-sea overturning of the world's oceans," he says.

While Burton was in Barcelona for a conference a few years ago, he happened to see street performers making huge bubbles using a soap solution and thick cotton string. "These bubbles were about the diameter of a hula hoop and as much as a car-length long," he recalls. "They were also beautiful, with color changes from red to green to bluish tones on their surface."

This rainbow effect shows that a film's thickness is comparable to the wavelength of light, or just a few microns, he explains.

Viewing the performance sparked a physics question in Burton's mind: How could such a microscopically thin film maintain its integrity over such a large distance without breaking up? He began investigating, both in his backyard and in his lab.

As Burton researched bubble recipes he came across the Soap Bubble Wiki, an online, open-source project. The wiki states that it aims to help "bubblers" create "the perfect bubble" by separating fact from folklore regarding soap bubble-making recipes and ingredients.

In addition to water and dishwashing liquid, the Soap Bubble Wiki recipes usually included a polymer -- a substance made up of long chains of repeating molecules. The most common polymers in the recipes were natural guar, a powder used as an additive in some foods, or industrial polyethylene glycol (PEO), a lubricant used in some medicines. Guided by the wiki recommendations, Burton conducted laboratory experiments along with two student co-authors who have since graduated: Stephen Frazier, who received a master's in physics in May and is first author, and undergraduate Xinyi Jiang.

"We basically started making bubbles and popping them, and recorded the speed and dynamics of that process," Burton says. "Focusing on a fluid at its most violent moments can tell you a lot about its underlying physics."

Soap films absorb infrared light, so the researchers shone it through the bubbles to measure the thickness of the films. They also measured the molecular weights of the different polymers they used in the bubble recipes. And they let gravity pull droplets of the various soap films off a nozzle, in order to measure how long the resulting thread of liquid could stretch between the nozzle and the droplet before breaking.

The results revealed that polymers were the key ingredient to making colossal bubbles. The long, fibrous strands of polymers enable the bubbles to flow smoothly and stretch further without popping.

"The polymer strands become entangled, something like a hairball, forming longer strands that don't want to break apart," Burton explains. "In the right combination, a polymer allows a soap film to reach a 'sweet spot' that's viscous but also stretchy -- just not so stretchy that it rips apart."

The work confirms what many expert "bubblers" already had figured out -- a good giant soap bubble recipe should include a polymer.

"We did the physics to explain why and how polymers can make a fluid film stretch as far as 100 square meters without breaking," Burton says.

The physicists also found that varying the molecular sizes of the polymers helps strengthen soap film. That discovery happened by accident.

The researchers worked on the project for more than a year and stored some containers of PEO they had purchased. They realized that PEO from containers that had aged about six months produced stronger soap bubble films compared to PEO from containers used when it was first purchased. Upon investigation, they realized that the polymers in the aged PEO had degraded over time, varying the length of the molecular strands.

"Polymers of different sizes become even more entangled than single-sized polymers, strengthening the elasticity of the film," Burton says. "That's a fundamental physics discovery."

Understanding how fluids and thin films response to stress, Burton says, could lead to an array of applications, such as improving the flow of industrial materials through pipes, or the clean-up of toxic foams.

"As with all fundamental research, you have to follow your instincts and heart," Burton says of his soap bubble odyssey. "Sometimes your bubble gets burst, but in this case, we discovered something interesting."

Giant Bubble Recipe

Burton recommends the following recipe for blowing giant soap bubbles. He cautions, however, that factors that cannot be controlled outside of a laboratory, such as humidity levels, may alter the results.

    1 liter of water (about 2 pints)

50 milliliters of Dawn Professional Detergent, available online (a little over 3 tablespoons)

2-3 grams of guar powder, sold in many grocery stores (about ½ heaping teaspoon)

50 milliliters of rubbing alcohol (a little over 3 tablespoons)

2 grams of baking powder (about ½ teaspoon)

Mix the guar powder with the alcohol and stir until there are no clumps. Combine the alcohol/guar slurry with the water and mix gently for 10 minutes. Let it sit for a bit so the guar hydrates. Then mix again. Add the baking powder and stir. Add the detergent, and stir gently to avoid foaming.

Dip a giant bubble wand with a fibrous string into the mixture until it is fully immersed. Slowly remove the string and wave the wand gently or blow on the soap film. Enjoy the physics of giant soap bubbles!


Physics of giant bubbles bursts secret of fluid mechanics

A study inspired by street performers making gigantic soap bubbles led to a discovery in fluid mechanics: Mixing different molecular sizes of polymers within a solution increases the ability of a thin film to stretch without breaking.

The journal Fluidos de revisão física published the results of the study by physicists at Emory University. The findings could potentially lead to improving processes such as the flow of oils through industrial pipes and the clearance of polluting foams in streams and rivers.

The results also hold implications for backyard bubble-blowing enthusiasts.

"This study definitely puts the fun into fundamental science," says Justin Burton, associate professor of physics at Emory University and senior author of the paper.

Fluid dynamics is one of the focuses of Burton's lab. "The processes of fluid dynamics are visually beautiful and they are everywhere on our planet, from the formation and breakup of droplets and bubbles to the aerodynamics of airplanes and the deep-sea overturning of the world's oceans," he says.

While Burton was in Barcelona for a conference a few years ago, he happened to see street performers making huge bubbles using a soap solution and thick cotton string. "These bubbles were about the diameter of a hula hoop and as much as a car-length long," he recalls. "They were also beautiful, with color changes from red to green to bluish tones on their surface."

This rainbow effect shows that a film's thickness is comparable to the wavelength of light, or just a few microns, he explains.

Viewing the performance sparked a physics question in Burton's mind: How could such a microscopically thin film maintain its integrity over such a large distance without breaking up? He began investigating, both in his backyard and in his lab.

As Burton researched bubble recipes he came across the Soap Bubble Wiki, an online, open-source project. The wiki states that it aims to help "bubblers" create "the perfect bubble" by separating fact from folklore regarding soap bubble-making recipes and ingredients.

In addition to water and dishwashing liquid, the Soap Bubble Wiki recipes usually included a polymer -- a substance made up of long chains of repeating molecules. The most common polymers in the recipes were natural guar, a powder used as an additive in some foods, or industrial polyethylene glycol (PEO), a lubricant used in some medicines. Guided by the wiki recommendations, Burton conducted laboratory experiments along with two student co-authors who have since graduated: Stephen Frazier, who received a master's in physics in May and is first author, and undergraduate Xinyi Jiang.

"We basically started making bubbles and popping them, and recorded the speed and dynamics of that process," Burton says. "Focusing on a fluid at its most violent moments can tell you a lot about its underlying physics."

Soap films absorb infrared light, so the researchers shone it through the bubbles to measure the thickness of the films. They also measured the molecular weights of the different polymers they used in the bubble recipes. And they let gravity pull droplets of the various soap films off a nozzle, in order to measure how long the resulting thread of liquid could stretch between the nozzle and the droplet before breaking.

The results revealed that polymers were the key ingredient to making colossal bubbles. The long, fibrous strands of polymers enable the bubbles to flow smoothly and stretch further without popping.

"The polymer strands become entangled, something like a hairball, forming longer strands that don't want to break apart," Burton explains. "In the right combination, a polymer allows a soap film to reach a 'sweet spot' that's viscous but also stretchy -- just not so stretchy that it rips apart."

The work confirms what many expert "bubblers" already had figured out -- a good giant soap bubble recipe should include a polymer.

"We did the physics to explain why and how polymers can make a fluid film stretch as far as 100 square meters without breaking," Burton says.

The physicists also found that varying the molecular sizes of the polymers helps strengthen soap film. That discovery happened by accident.

The researchers worked on the project for more than a year and stored some containers of PEO they had purchased. They realized that PEO from containers that had aged about six months produced stronger soap bubble films compared to PEO from containers used when it was first purchased. Upon investigation, they realized that the polymers in the aged PEO had degraded over time, varying the length of the molecular strands.

"Polymers of different sizes become even more entangled than single-sized polymers, strengthening the elasticity of the film," Burton says. "That's a fundamental physics discovery."

Understanding how fluids and thin films response to stress, Burton says, could lead to an array of applications, such as improving the flow of industrial materials through pipes, or the clean-up of toxic foams.

"As with all fundamental research, you have to follow your instincts and heart," Burton says of his soap bubble odyssey. "Sometimes your bubble gets burst, but in this case, we discovered something interesting."

Giant Bubble Recipe

Burton recommends the following recipe for blowing giant soap bubbles. He cautions, however, that factors that cannot be controlled outside of a laboratory, such as humidity levels, may alter the results.

    1 liter of water (about 2 pints)

50 milliliters of Dawn Professional Detergent, available online (a little over 3 tablespoons)

2-3 grams of guar powder, sold in many grocery stores (about ½ heaping teaspoon)

50 milliliters of rubbing alcohol (a little over 3 tablespoons)

2 grams of baking powder (about ½ teaspoon)

Mix the guar powder with the alcohol and stir until there are no clumps. Combine the alcohol/guar slurry with the water and mix gently for 10 minutes. Let it sit for a bit so the guar hydrates. Then mix again. Add the baking powder and stir. Add the detergent, and stir gently to avoid foaming.

Dip a giant bubble wand with a fibrous string into the mixture until it is fully immersed. Slowly remove the string and wave the wand gently or blow on the soap film. Enjoy the physics of giant soap bubbles!


Physics of giant bubbles bursts secret of fluid mechanics

A study inspired by street performers making gigantic soap bubbles led to a discovery in fluid mechanics: Mixing different molecular sizes of polymers within a solution increases the ability of a thin film to stretch without breaking.

The journal Fluidos de revisão física published the results of the study by physicists at Emory University. The findings could potentially lead to improving processes such as the flow of oils through industrial pipes and the clearance of polluting foams in streams and rivers.

The results also hold implications for backyard bubble-blowing enthusiasts.

"This study definitely puts the fun into fundamental science," says Justin Burton, associate professor of physics at Emory University and senior author of the paper.

Fluid dynamics is one of the focuses of Burton's lab. "The processes of fluid dynamics are visually beautiful and they are everywhere on our planet, from the formation and breakup of droplets and bubbles to the aerodynamics of airplanes and the deep-sea overturning of the world's oceans," he says.

While Burton was in Barcelona for a conference a few years ago, he happened to see street performers making huge bubbles using a soap solution and thick cotton string. "These bubbles were about the diameter of a hula hoop and as much as a car-length long," he recalls. "They were also beautiful, with color changes from red to green to bluish tones on their surface."

This rainbow effect shows that a film's thickness is comparable to the wavelength of light, or just a few microns, he explains.

Viewing the performance sparked a physics question in Burton's mind: How could such a microscopically thin film maintain its integrity over such a large distance without breaking up? He began investigating, both in his backyard and in his lab.

As Burton researched bubble recipes he came across the Soap Bubble Wiki, an online, open-source project. The wiki states that it aims to help "bubblers" create "the perfect bubble" by separating fact from folklore regarding soap bubble-making recipes and ingredients.

In addition to water and dishwashing liquid, the Soap Bubble Wiki recipes usually included a polymer -- a substance made up of long chains of repeating molecules. The most common polymers in the recipes were natural guar, a powder used as an additive in some foods, or industrial polyethylene glycol (PEO), a lubricant used in some medicines. Guided by the wiki recommendations, Burton conducted laboratory experiments along with two student co-authors who have since graduated: Stephen Frazier, who received a master's in physics in May and is first author, and undergraduate Xinyi Jiang.

"We basically started making bubbles and popping them, and recorded the speed and dynamics of that process," Burton says. "Focusing on a fluid at its most violent moments can tell you a lot about its underlying physics."

Soap films absorb infrared light, so the researchers shone it through the bubbles to measure the thickness of the films. They also measured the molecular weights of the different polymers they used in the bubble recipes. And they let gravity pull droplets of the various soap films off a nozzle, in order to measure how long the resulting thread of liquid could stretch between the nozzle and the droplet before breaking.

The results revealed that polymers were the key ingredient to making colossal bubbles. The long, fibrous strands of polymers enable the bubbles to flow smoothly and stretch further without popping.

"The polymer strands become entangled, something like a hairball, forming longer strands that don't want to break apart," Burton explains. "In the right combination, a polymer allows a soap film to reach a 'sweet spot' that's viscous but also stretchy -- just not so stretchy that it rips apart."

The work confirms what many expert "bubblers" already had figured out -- a good giant soap bubble recipe should include a polymer.

"We did the physics to explain why and how polymers can make a fluid film stretch as far as 100 square meters without breaking," Burton says.

The physicists also found that varying the molecular sizes of the polymers helps strengthen soap film. That discovery happened by accident.

The researchers worked on the project for more than a year and stored some containers of PEO they had purchased. They realized that PEO from containers that had aged about six months produced stronger soap bubble films compared to PEO from containers used when it was first purchased. Upon investigation, they realized that the polymers in the aged PEO had degraded over time, varying the length of the molecular strands.

"Polymers of different sizes become even more entangled than single-sized polymers, strengthening the elasticity of the film," Burton says. "That's a fundamental physics discovery."

Understanding how fluids and thin films response to stress, Burton says, could lead to an array of applications, such as improving the flow of industrial materials through pipes, or the clean-up of toxic foams.

"As with all fundamental research, you have to follow your instincts and heart," Burton says of his soap bubble odyssey. "Sometimes your bubble gets burst, but in this case, we discovered something interesting."

Giant Bubble Recipe

Burton recommends the following recipe for blowing giant soap bubbles. He cautions, however, that factors that cannot be controlled outside of a laboratory, such as humidity levels, may alter the results.

    1 liter of water (about 2 pints)

50 milliliters of Dawn Professional Detergent, available online (a little over 3 tablespoons)

2-3 grams of guar powder, sold in many grocery stores (about ½ heaping teaspoon)

50 milliliters of rubbing alcohol (a little over 3 tablespoons)

2 grams of baking powder (about ½ teaspoon)

Mix the guar powder with the alcohol and stir until there are no clumps. Combine the alcohol/guar slurry with the water and mix gently for 10 minutes. Let it sit for a bit so the guar hydrates. Then mix again. Add the baking powder and stir. Add the detergent, and stir gently to avoid foaming.

Dip a giant bubble wand with a fibrous string into the mixture until it is fully immersed. Slowly remove the string and wave the wand gently or blow on the soap film. Enjoy the physics of giant soap bubbles!


Physics of giant bubbles bursts secret of fluid mechanics

A study inspired by street performers making gigantic soap bubbles led to a discovery in fluid mechanics: Mixing different molecular sizes of polymers within a solution increases the ability of a thin film to stretch without breaking.

The journal Fluidos de revisão física published the results of the study by physicists at Emory University. The findings could potentially lead to improving processes such as the flow of oils through industrial pipes and the clearance of polluting foams in streams and rivers.

The results also hold implications for backyard bubble-blowing enthusiasts.

"This study definitely puts the fun into fundamental science," says Justin Burton, associate professor of physics at Emory University and senior author of the paper.

Fluid dynamics is one of the focuses of Burton's lab. "The processes of fluid dynamics are visually beautiful and they are everywhere on our planet, from the formation and breakup of droplets and bubbles to the aerodynamics of airplanes and the deep-sea overturning of the world's oceans," he says.

While Burton was in Barcelona for a conference a few years ago, he happened to see street performers making huge bubbles using a soap solution and thick cotton string. "These bubbles were about the diameter of a hula hoop and as much as a car-length long," he recalls. "They were also beautiful, with color changes from red to green to bluish tones on their surface."

This rainbow effect shows that a film's thickness is comparable to the wavelength of light, or just a few microns, he explains.

Viewing the performance sparked a physics question in Burton's mind: How could such a microscopically thin film maintain its integrity over such a large distance without breaking up? He began investigating, both in his backyard and in his lab.

As Burton researched bubble recipes he came across the Soap Bubble Wiki, an online, open-source project. The wiki states that it aims to help "bubblers" create "the perfect bubble" by separating fact from folklore regarding soap bubble-making recipes and ingredients.

In addition to water and dishwashing liquid, the Soap Bubble Wiki recipes usually included a polymer -- a substance made up of long chains of repeating molecules. The most common polymers in the recipes were natural guar, a powder used as an additive in some foods, or industrial polyethylene glycol (PEO), a lubricant used in some medicines. Guided by the wiki recommendations, Burton conducted laboratory experiments along with two student co-authors who have since graduated: Stephen Frazier, who received a master's in physics in May and is first author, and undergraduate Xinyi Jiang.

"We basically started making bubbles and popping them, and recorded the speed and dynamics of that process," Burton says. "Focusing on a fluid at its most violent moments can tell you a lot about its underlying physics."

Soap films absorb infrared light, so the researchers shone it through the bubbles to measure the thickness of the films. They also measured the molecular weights of the different polymers they used in the bubble recipes. And they let gravity pull droplets of the various soap films off a nozzle, in order to measure how long the resulting thread of liquid could stretch between the nozzle and the droplet before breaking.

The results revealed that polymers were the key ingredient to making colossal bubbles. The long, fibrous strands of polymers enable the bubbles to flow smoothly and stretch further without popping.

"The polymer strands become entangled, something like a hairball, forming longer strands that don't want to break apart," Burton explains. "In the right combination, a polymer allows a soap film to reach a 'sweet spot' that's viscous but also stretchy -- just not so stretchy that it rips apart."

The work confirms what many expert "bubblers" already had figured out -- a good giant soap bubble recipe should include a polymer.

"We did the physics to explain why and how polymers can make a fluid film stretch as far as 100 square meters without breaking," Burton says.

The physicists also found that varying the molecular sizes of the polymers helps strengthen soap film. That discovery happened by accident.

The researchers worked on the project for more than a year and stored some containers of PEO they had purchased. They realized that PEO from containers that had aged about six months produced stronger soap bubble films compared to PEO from containers used when it was first purchased. Upon investigation, they realized that the polymers in the aged PEO had degraded over time, varying the length of the molecular strands.

"Polymers of different sizes become even more entangled than single-sized polymers, strengthening the elasticity of the film," Burton says. "That's a fundamental physics discovery."

Understanding how fluids and thin films response to stress, Burton says, could lead to an array of applications, such as improving the flow of industrial materials through pipes, or the clean-up of toxic foams.

"As with all fundamental research, you have to follow your instincts and heart," Burton says of his soap bubble odyssey. "Sometimes your bubble gets burst, but in this case, we discovered something interesting."

Giant Bubble Recipe

Burton recommends the following recipe for blowing giant soap bubbles. He cautions, however, that factors that cannot be controlled outside of a laboratory, such as humidity levels, may alter the results.

    1 liter of water (about 2 pints)

50 milliliters of Dawn Professional Detergent, available online (a little over 3 tablespoons)

2-3 grams of guar powder, sold in many grocery stores (about ½ heaping teaspoon)

50 milliliters of rubbing alcohol (a little over 3 tablespoons)

2 grams of baking powder (about ½ teaspoon)

Mix the guar powder with the alcohol and stir until there are no clumps. Combine the alcohol/guar slurry with the water and mix gently for 10 minutes. Let it sit for a bit so the guar hydrates. Then mix again. Add the baking powder and stir. Add the detergent, and stir gently to avoid foaming.

Dip a giant bubble wand with a fibrous string into the mixture until it is fully immersed. Slowly remove the string and wave the wand gently or blow on the soap film. Enjoy the physics of giant soap bubbles!