Ekologiczny bańkorób
Maszynę robiącą bańki da się wykorzystać podczas przygotowań do jakiegoś domowego wydarzenia, czyli prywatki, imienin lub urodzin, albo też potraktować ją dodatkowo jako ozdobę ogrodową. Do zrobienia modelu potrzebujemy prostych materiałów recyklingowych, takich jak plastikowe kubeczki, zakrętki, rurki po napojach, spinacze - czyli wszystko to, co znajdziemy w domu, zanim nie trafi do worka wraz ze śmieciami segregowanymi. Warto na takie śmieci popatrzeć z innej strony i bawiąc się, nadać im pożyteczne drugie życie.
Najpierw jednak zastanówmy się, czym jest mydlana bańka.
Kilka słów o bańce
Oto, co mówi nam encyklopedia: bańka mydlana to zamknięta, zazwyczaj sferyczna błona wypełniona powietrzem lub innym gazem. Powstaje z mieszaniny wody z mydłem lub detergentem (np. płynem do mycia naczyń), czasami z niewielkim dodatkiem gliceryny, utrudniającym parowanie wody i wybitnie przedłużającym żywotność bańki.
Mydło zmniejsza napięcie powierzchniowe w wodzie, z której robi się bańki. Samo zmniejszenie tego napięcia nie wystarczy jednak do zrobienia bańki. Rola mydła polega również na stworzeniu cienkiej warstwy na powierzchni wody z obydwu stron, dzięki czemu powstaje cienka, mająca zaledwie kilka mikrometrów, trójwarstwowa błona.
Tak cienką konstrukcję utrzymuje zmniejszone napięcie powierzchniowe wody. Z formalnego punktu widzenia błona tworząca bańkę jest liotropowym ciekłym kryształem, podobnie jak błona komórkowa. Powierzchnie baniek mydlanych mienią się różnobarwnymi kolorami, umożliwiając fizykom mierzenie długości fal świetlnych. Na napiętych błonkach baniek można studiować prawa działania sił, występujące między poszczególnymi cząsteczka materii, bez których nie mogłaby ona przybrać postaci znanych nam ciał i wszystko na świecie znajdowałoby się w formie jakiegoś wyjątkowo dziwnego proszku.
Taką wiedzą z pewnością zaimponujemy wykładowcy fizyki czy chemii w szkole. To nie wszystko. Tęczowe barwy bańki mydlanej powstają w wyniku zjawiska iryzacji. Bańki nie muszą być wyłącznie w kształcie kul. Jeśli zanurzymy w roztworze mydlanym szkielet sześcianu zrobionego z drutu, powierzchnia bańki może wyglądać tak, jak na rys. 5.
Z roztworem do robienia baniek można robić różne doświadczenia. Za pomocą lejków różnej wielkości da się zrobić np. bańki w bańkach, jedna w drugiej. Gdybyście znali kogoś palącego papierosy, można go poprosić, żeby wydmuchał bańki z dymem w swoim wnętrzu. Bańki będą lecieć leniwie, a my możemy obserwować uwięziony w środku dym.
Budujemy bańkoroba
Zajmiemy się więc teraz bańkami mydlanymi jako ci, którzy pragną się rozkoszować pięknymi barwami i delikatnymi migotliwymi lotami tych krótkotrwałych tworów. Przystąpimy do budowy modelu obiecanego bańkoroba.
Działanie modelu. Na osi zamocowanej na statywie obraca się ośmiołopatkowy wiatraczek (1). Do każdego z ramion zamocowane są skrzydła łopat. Model rzeczywiście napędzany jest wiatrem. Od zwykłego wiatraka różni się jednak tym, że na końcach łopatek znajdują się plastikowe okręgi. W miarę obracania się, kolejno każdy z krążków zanurza się w korytku z wodnym roztworem mydła. Gdy okrąg się wynurza, na jego powierzchni jest mydlana błonka. Pod wpływem wiatru naciąga się, napełnia powietrzem, a zrywając, zamyka, i tak powstaje kolorowa mieniąca się bańka. Ponieważ wiatrak obraca się szybko, baniek tworzy się naprawdę dużo.
Ale, ale - skąd w domu wiatr? Do napędzania naszego wiatraka użyjemy domowego wentylatora albo suszarki do włosów. Wentylator stoi na swojej podstawie i po określeniu jego położenia względem modelu mechanizm powinien sam działać (17). Gdy na dworze zrobi się za kilkanaście tygodni ciepło, możemy wykorzystać również wiatr za oknem. Przy ciepłej pogodzie i odpowiedniej sile wiatru mamy szansę zaobserwować całkiem fajną zabawkę ogrodową.
Materiały: dwa plastikowe kubki do napojów, osiem krążków od zakrętek po napojach, dwa kartony po mleku lub soku, osiem rurek od napojów, świeczka od podgrzewacza, spinacze biurowe, patyczki do szaszłyków lub szydełko, czarny lakier w spreju.
Narzędzia: nożyk do tapet z odłamywanymi ostrzami, serwowany z elektrycznej glutownicy klej na gorąco, wiertarka lub wkrętarka do robienia otworów w plastiku. W ostateczności takie otwory można zrobić rozgrzanym gwoździem, trzymanym w szczękach kombinerek. Należy uważać, aby się nie poparzyć. Przyda się także ścierka do wycierania rozlanego płynu.
Suport bańkoroba. Możemy go zrobić z kartonu po mleku. Do górnej części pudełka klejem na gorąco przyklejamy oś obrotu wirnika. Oś jest zrobiona z dużego gwoździa, nikomu niepotrzebnego drutu od robótek lub szydełka, albo też patyczka od szaszłyków. Przed przyklejeniem patyczek należy wygładzić drobnym papierem ściernym. Statyw i oś malujemy na czarno. Proponuję malować na świeżym powietrzu (3), bo lakiery w spreju intensywnie pachną i ich opary są szkodliwe. Jeśli nie mamy możliwości malowania w plenerze, róbmy to przynajmniej przy szeroko otwartym oknie. Aby suport był stabilny, należy go obciążyć. Możemy napełnić go piaskiem, solą albo - najprościej - wodą.
Ramiona wiatraka. Potrzebujemy aż ośmiu jednakowych ramion. Zaczniemy od przycięcia plastikowych rurek koktajlowych, każdą na długość 110 mm.
Łopatki wiatraka. Na papierze narysujemy szablon pojedynczej łopatki. Jej wymiary to w przybliżeniu 80×30 mm. Kształt pojedynczej łopatki widzimy na rys. 1. Warto taki schemat narysować na papierze, potem wyciąć i potraktować jako szablon. Plastikowy kubek będzie materiałem na połacie łopatek. Szablon odrysowujemy czterokrotnie na boku kubeczka (6). Najlepiej czarnym niezmywalnym cienkopisem lub flamastrem. Składamy dwa kubeczki jeden w drugi. Dna dwóch kubeczków odcinamy. Nożyczkami wycinamy narysowane na boku kubeczków łopatki. Ponieważ złożyliśmy dwa kubeczki, otrzymujemy wyciętych osiem łopatek wiatraczka.
Obręcze, na których będą powstawać bańki. Pierwotnie obręcze te były zabezpieczeniem nakrętki na butelce. Gdy nakrętkę odkręcimy, obręcz odrywa się od nakrętki i zostaje na szyjce butelki. Teraz będzie nam potrzebna i należy ją ostrożnie zdjąć z szyjki. Można pomagać sobie wkrętakiem albo scyzorykiem, ale tak by jej nie zdeformować. Na każdą z plastikowych obręczy nawijamy drut pochodzący z rozprostowanego spinacza biurowego. Za pomocą kombinerek formujemy go tak, jak na fot. 4. Drut ma tworzyć uchwyt, który ostrożnie wkleimy do rurki od napoju (7, 11).
Do tak przygotowanych ramion przyklejamy klejem na gorąco łopatki. Musimy postępować ostrożnie, żeby gorący klej nie zdeformował zbytnio plastiku. Aby wszystko było równo i wszystkie ramiona naszego wiatraka okazały się jednakowe, proponuję na papierze narysować schemat, czyli ramię z obręczą, i zaznaczyć wymagane położenie łopatki (12). Podczas klejenia nie popełnimy wówczas błędu.
Montaż łopatek wirnika. W dnie kubeczka - a właściwie na jego boku (5) - wiercimy osiem otworów, rozmieszczonych co 45 stopni każdy (9). Otwory mają mieć średnicę 4 mm, czyli taką, jak rurka, z której zrobione są ramiona wirnika. Dodatkowo w samym dnie wiercimy centralnie 2-milimetrowy otwór, będący osią obrotu naszego wirnika. W nakrętce od butelki również wiercimy centralnie taki sam otwór. Pomagając sobie prowizoryczną osią, sklejamy razem dno kubeczka i nakrętkę (8). Oś pozwoli nam kontrolować położenie tych elementów i prostopadłość względem siebie. W otworach denka wklejamy ramiona z zamontowanymi obręczami i doklejonymi łopatkami. Najlepiej zrobić to na niepotrzebnym kartonie od mleka (10). Łopatki przyklejamy, posługując się liniami pomocniczymi, narysowanymi na pudełku. Wirnik obraca się na prowizorycznej osi. Taki sposób montażu pozwoli nam zachować pełną kontrolę nad rozmieszczeniem wklejanych do piasty elementów (13).
Zanim gotowy wirnik założymy na oś suportu, smarujemy ją stearyną i zakładamy świeczkę od podgrzewacza, po uprzednim wyjęciu z niej knota i aluminiowego krążka obciążnika. Nasza świeczka będzie pełniła rolę łożyska oporowego. Sprawdźmy, czy wirnik o nic nie zawadza i czy kręci się bez zbędnego oporu.
Zbiornik. Ma on kształt korytka. Możemy je zrobić z przeciętego wzdłuż kartonika po mleku. Karton tniemy nożykiem tak, żeby wysokość korytka wyniosła 60 mm. Aby cięcie było równe, dobrze jest pomóc sobie metalową linijką.
Korytko malujemy na czarno lakierem w spreju. Znajdzie się w nim roztwór mydła z różnymi dodatkami. Kręcące się obręcze łopatek będą kolejno zanurzać się w nim i czerpać materiał, z którego powstają bańki. Jeśli nie chcemy mieć korytka z kartonu, możemy wykonać je z opakowania po ciasteczkach albo innych słodyczach - powinno jednak być z tworzywa sztucznego, aby nie przeciekało i nie deformowało się pod wpływem wody. Uważajmy tylko wówczas na malowanie, bo lakier może uszkodzić cienki plastik i powstaną dziury.
Przepis na dobre bańki
Roztwór do wytworzenia baniek: woda, mydło w płynie, łyżeczka cukru. Cukier proponuję najpierw rozpuścić w gorącej wodzie i dopiero wtedy dolać do roztworu mydła. Niestety, prawdziwi profesjonaliści, którzy zabawiali publiczność puszczaniem zadziwiających, ogromnych trwałych baniek, nie chcieli zdradzić swoich tajemnic. Na początek dowiedziałem się tylko, że do płynu można dodać troszeczkę gliceryny. Nada ona elastyczność mydlanej powłoce i zapobiegnie wysuszaniu powierzchni bańki, co zapewni jej większą trwałość. Po pewnych staraniach i użyciu podstępu udało mi się uzyskać recepturę na roztwór umożliwiający otrzymanie baniek mydlanych o żywotności sięgającej minimum jednej godziny, abyśmy się nimi mogli naprawdę pobawić.
Okazuje się, że naukowcom badającym bańki udało się, przy zachowaniu pewnych warunków, przechować bańki mydlane przez szereg lat! Znajdują się one w butelkach, chronione przed pyłem, wysuszaniem i falowaniem powietrza.
Aby otrzymać ładne i trwałe bańki, należy zwrócić uwagę na rodzaj mydła. Wskazane jest zastosowanie dobrego mydła toaletowego, z którego na początek trzeba zrobić gęstą papkę mydlaną. Roztwór mydła przecedzamy przez gęste płótno i dodajemy 2/3 części czystej gliceryny. Otrzymaną mieszaninę dobrze wstrząsamy i pozostawiamy w spokoju na piętnaście dni, aż na powierzchni wytworzy się biała skorupa - należy ją usunąć, a ciecz znów przecedzić. Wtedy można już ją stosować przez dłuższy czas.
Z kolei wg innej receptury trzeba wziąć 100 g wody, 45 g cukru oraz 1,5 g mydła. Zamiast wody destylowanej może być deszczówka.
Jeszcze inny przepis dla perfekcjonistów bańkowych brzmi: 100 g kalafonii oraz tyle samo węglanu potasu dodać do litra wody i zagotować. W ten sposób otrzymujemy dość gęstą ciecz, którą przed użyciem rozcieńczamy, dolewając 400-500 g wody.
Zabawa. Jeśli jednak nie chcemy czekać piętnastu dni i przecedzać przez płótno gęstych roztworów, do korytka bańkoroba nalewamy po prostu wodę z detergentem, czyli dobrym płynem do mycia naczyń. Model ustawiamy tak, żeby ramiona wiatraka nie zawadzały o brzegi korytka. Włączamy wentylator i pęd powietrza zaczyna napędzać ruchomy wirnik. Pierścienie na końcach łopatek zanurzają się w roztworze, a potem powietrze napełnia je i… za naszą maszyną pojawiają się wspaniałe kolorowe bańki!
Wielkie bańki. Inną metodą robienia baniek w wolnej przestrzeni jest wykonanie specjalnego przyrządu z dwóch patyków i sznurka. Sznurkiem o długości kilku metrów łączymy dwa patykowe uchwyty w ich górnej części. Drugi sznurek musi być dłuższy i też jest przymocowany do uchwytów. Dodatkowo w dwóch lub trzech miejscach przywiązujemy go do górnego sznurka. Na rys. 2 pokazana jest ta prosta konstrukcja. Gdy dwie osoby oddalą się od siebie na odległość górnego sznurka, dolny stworzy oczka.
Jeśli uprzednio zanurzymy nasz przyrząd w wodzie z mydłem i dodatkiem gliceryny, w oczkach między sznurkami powstanie błonka mydlana. Podmuch wiatru spowoduje, że błona wydmie się, a następnie oderwie i zamknie w postaci ogromnej bańki. Ze względu na obecność gliceryny bańka nie schnie za szybko, jest efektowna i trwała (na ile oczywiście może trwała być bańka…). Na rys. 3 widoczna jest zabawa w robienie baniek za pomocą pętli sznurka.
