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Des scientifiques expliquent la physique des bulles de Guinness

Des scientifiques expliquent la physique des bulles de Guinness


Après des années d'études, les scientifiques prouvent pourquoi les grosses bulles tombent

Nous ne savons pas si les bulles de Guinness se comportent différemment sous-marin, mais au moins sur terre, alors que la plupart des bulles de bière montent au sommet du verre, les bulles de Guinness tombent. Enfin, des scientifiques (d'Irlande, bien sûr) ont compris pourquoi les bulles Guinness agissent différemment de leurs autres cohortes de bière.

La raison : le verre. La forme du verre détermine la façon dont une Guinness ou une bière stout est versée, façonnant les bulles. Auparavant, le les chercheurs ont dit à la BBC qu'on pensait que le "courant circulatoire" de la bière créait les bulles. Mais lorsque les scientifiques ont expérimenté en versant un stout dans un verre de pinte ordinaire, les bulles sont montées au lieu de descendre. Lorsqu'une Guinness est versée dans un verre épais - avec un fond plus étroit - le flux "est dirigé vers le mur et vers le haut", car le liquide qui coule entraîne les bulles montantes vers le bas.

De plus, les bières stout contiennent de l'azote, au lieu du dioxyde de carbone comme la plupart des lagers. Il crée des bulles de différentes tailles ; les bulles dans les lagers sont plus grosses et ne sont pas aussi sujettes à cette baisse, a déclaré le chercheur à la BBC.

Vous pouvez le constater par vous-même à la maison : les chercheurs ont conçu une expérience simple à domicile. Versez votre prochaine Guiness dans un cylindre incliné et vous verrez que les bulles se déplaceront vers le haut et vers le bas.


La physique des bulles géantes fait éclater le secret de la mécanique des fluides

Une étude inspirée par des artistes de rue fabriquant de gigantesques bulles de savon a conduit à une découverte en mécanique des fluides : le mélange de différentes tailles moléculaires de polymères dans une solution augmente la capacité d'un film mince à s'étirer sans se casser.

Le journal Liquides d'examen physique a publié les résultats de l'étude menée par des physiciens de l'Université Emory. Les résultats pourraient potentiellement conduire à l'amélioration des processus tels que l'écoulement des huiles à travers les tuyaux industriels et l'élimination des mousses polluantes dans les ruisseaux et les rivières.

Les résultats ont également des implications pour les amateurs de soufflage de bulles d'arrière-cour.

"Cette étude met définitivement le plaisir dans la science fondamentale", déclare Justin Burton, professeur agrégé de physique à l'Université Emory et auteur principal de l'article.

La dynamique des fluides est l'un des objectifs du laboratoire de Burton. "Les processus de la dynamique des fluides sont visuellement beaux et ils sont partout sur notre planète, de la formation et de la rupture des gouttelettes et des bulles à l'aérodynamique des avions et au renversement en haute mer des océans du monde", dit-il.

Alors que Burton était à Barcelone pour une conférence il y a quelques années, il a vu des artistes de rue faire d'énormes bulles à l'aide d'une solution de savon et d'un fil de coton épais. "Ces bulles avaient à peu près le diamètre d'un cerceau et la longueur d'une voiture", se souvient-il. "Ils étaient également beaux, avec des changements de couleur du rouge au vert en passant par des tons bleutés à leur surface."

Cet effet arc-en-ciel montre que l'épaisseur d'un film est comparable à la longueur d'onde de la lumière, soit à peine quelques microns, explique-t-il.

L'observation de la performance a suscité une question de physique dans l'esprit de Burton : comment un film aussi microscopiquement mince a-t-il pu maintenir son intégrité sur une si grande distance sans se briser ? Il a commencé à enquêter, à la fois dans son jardin et dans son laboratoire.

Alors que Burton recherchait des recettes de bulles, il est tombé sur le Soap Bubble Wiki, un projet open source en ligne. Le wiki déclare qu'il vise à aider les "bulleurs" à créer "la bulle parfaite" en séparant les faits du folklore concernant les recettes et les ingrédients de fabrication de bulles de savon.

En plus de l'eau et du liquide vaisselle, les recettes de Soap Bubble Wiki comprenaient généralement un polymère, une substance composée de longues chaînes de molécules répétitives. Les polymères les plus courants dans les recettes étaient le guar naturel, une poudre utilisée comme additif dans certains aliments, ou le polyéthylène glycol industriel (PEO), un lubrifiant utilisé dans certains médicaments. Guidé par les recommandations du wiki, Burton a mené des expériences en laboratoire avec deux étudiants co-auteurs qui ont depuis obtenu leur diplôme : Stephen Frazier, qui a obtenu une maîtrise en physique en mai et est le premier auteur, et Xinyi Jiang.

"Nous avons essentiellement commencé à faire des bulles et à les faire éclater, et nous avons enregistré la vitesse et la dynamique de ce processus", explique Burton. "Se concentrer sur un fluide à ses moments les plus violents peut vous en dire beaucoup sur sa physique sous-jacente."

Les films de savon absorbent la lumière infrarouge, les chercheurs l'ont donc passé à travers les bulles pour mesurer l'épaisseur des films. Ils ont également mesuré les poids moléculaires des différents polymères qu'ils ont utilisés dans les recettes de bulles. Et ils ont laissé la gravité tirer les gouttelettes des différents films de savon hors d'une buse, afin de mesurer combien de temps le fil de liquide résultant pourrait s'étirer entre la buse et la gouttelette avant de se briser.

Les résultats ont révélé que les polymères étaient l'ingrédient clé pour faire des bulles colossales. Les longs brins fibreux de polymères permettent aux bulles de s'écouler en douceur et de s'étirer davantage sans éclater.

"Les brins de polymère s'emmêlent, quelque chose comme une boule de poils, formant des brins plus longs qui ne veulent pas se séparer", explique Burton. "Dans la bonne combinaison, un polymère permet à un film de savon d'atteindre un" point doux " qui est visqueux mais aussi extensible - mais pas si extensible qu'il se déchire."

Le travail confirme ce que de nombreux "bulleurs" experts avaient déjà compris - une bonne recette de bulles de savon géantes devrait inclure un polymère.

"Nous avons fait la physique pour expliquer pourquoi et comment les polymères peuvent étirer un film fluide jusqu'à 100 mètres carrés sans se rompre", explique Burton.

Les physiciens ont également découvert que la variation de la taille moléculaire des polymères aidait à renforcer le film de savon. Cette découverte s'est produite par accident.

Les chercheurs ont travaillé sur le projet pendant plus d'un an et ont stocké des conteneurs de PEO qu'ils avaient achetés. Ils ont réalisé que le PEO provenant de conteneurs âgés d'environ six mois produisait des films à bulles de savon plus résistants que le PEO provenant de conteneurs utilisés lors de son achat initial. Après enquête, ils ont réalisé que les polymères du PEO vieilli s'étaient dégradés au fil du temps, faisant varier la longueur des brins moléculaires.

"Les polymères de différentes tailles s'enchevêtrent encore plus que les polymères de taille unique, renforçant l'élasticité du film", explique Burton. "C'est une découverte fondamentale de la physique."

Comprendre comment les fluides et les films minces réagissent au stress, dit Burton, pourrait conduire à un éventail d'applications, telles que l'amélioration du flux de matériaux industriels dans les tuyaux ou le nettoyage des mousses toxiques.

"Comme pour toute recherche fondamentale, vous devez suivre votre instinct et votre cœur", dit Burton à propos de son odyssée des bulles de savon. "Parfois, votre bulle éclate, mais dans ce cas, nous avons découvert quelque chose d'intéressant."

Recette de bulles géantes

Burton recommande la recette suivante pour souffler des bulles de savon géantes. Il met toutefois en garde contre le fait que des facteurs qui ne peuvent pas être contrôlés en dehors d'un laboratoire, tels que les niveaux d'humidité, peuvent modifier les résultats.

    1 litre d'eau (environ 2 pintes)

50 millilitres de détergent Dawn Professional, disponible en ligne (un peu plus de 3 cuillères à soupe)

2-3 grammes de poudre de guar, vendu dans de nombreuses épiceries (environ ½ cuillère à café comble)

50 millilitres d'alcool à friction (un peu plus de 3 cuillères à soupe)

2 grammes de levure chimique (environ ½ cuillère à café)

Mélanger la poudre de guar avec l'alcool et remuer jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de grumeaux. Mélanger la suspension alcool/guar avec l'eau et mélanger doucement pendant 10 minutes. Laissez reposer un peu pour que le guar s'hydrate. Puis mélangez à nouveau. Ajouter la levure chimique et mélanger. Ajoutez le détergent et remuez doucement pour éviter la formation de mousse.

Trempez une baguette à bulles géante avec une ficelle fibreuse dans le mélange jusqu'à ce qu'il soit complètement immergé. Retirez lentement la ficelle et agitez doucement la baguette ou soufflez sur le film de savon. Profitez de la physique des bulles de savon géantes !


La physique des bulles géantes fait éclater le secret de la mécanique des fluides

Une étude inspirée par des artistes de rue fabriquant de gigantesques bulles de savon a conduit à une découverte en mécanique des fluides : le mélange de différentes tailles moléculaires de polymères dans une solution augmente la capacité d'un film mince à s'étirer sans se casser.

Le journal Liquides d'examen physique a publié les résultats de l'étude menée par des physiciens de l'Université Emory. Les résultats pourraient potentiellement conduire à l'amélioration des processus tels que l'écoulement des huiles à travers les tuyaux industriels et l'élimination des mousses polluantes dans les ruisseaux et les rivières.

Les résultats ont également des implications pour les amateurs de soufflage de bulles d'arrière-cour.

"Cette étude met définitivement le plaisir dans la science fondamentale", déclare Justin Burton, professeur agrégé de physique à l'Université Emory et auteur principal de l'article.

La dynamique des fluides est l'un des objectifs du laboratoire de Burton. "Les processus de la dynamique des fluides sont visuellement beaux et ils sont partout sur notre planète, de la formation et de la rupture des gouttelettes et des bulles à l'aérodynamique des avions et au renversement en haute mer des océans du monde", dit-il.

Alors que Burton était à Barcelone pour une conférence il y a quelques années, il a vu des artistes de rue faire d'énormes bulles à l'aide d'une solution de savon et d'un fil de coton épais. "Ces bulles avaient à peu près le diamètre d'un cerceau et la longueur d'une voiture", se souvient-il. "Ils étaient également beaux, avec des changements de couleur du rouge au vert en passant par des tons bleutés à leur surface."

Cet effet arc-en-ciel montre que l'épaisseur d'un film est comparable à la longueur d'onde de la lumière, soit à peine quelques microns, explique-t-il.

L'observation de la performance a suscité une question de physique dans l'esprit de Burton : comment un film aussi microscopiquement mince a-t-il pu maintenir son intégrité sur une si grande distance sans se briser ? Il a commencé à enquêter, à la fois dans son jardin et dans son laboratoire.

Alors que Burton recherchait des recettes de bulles, il est tombé sur le Soap Bubble Wiki, un projet open source en ligne. Le wiki déclare qu'il vise à aider les "bulleurs" à créer "la bulle parfaite" en séparant les faits du folklore concernant les recettes et les ingrédients de fabrication de bulles de savon.

En plus de l'eau et du liquide vaisselle, les recettes de Soap Bubble Wiki comprenaient généralement un polymère, une substance composée de longues chaînes de molécules répétitives. Les polymères les plus courants dans les recettes étaient le guar naturel, une poudre utilisée comme additif dans certains aliments, ou le polyéthylène glycol industriel (PEO), un lubrifiant utilisé dans certains médicaments. Guidé par les recommandations du wiki, Burton a mené des expériences en laboratoire avec deux étudiants co-auteurs qui ont depuis obtenu leur diplôme : Stephen Frazier, qui a obtenu une maîtrise en physique en mai et est le premier auteur, et Xinyi Jiang.

"Nous avons essentiellement commencé à faire des bulles et à les faire éclater, et nous avons enregistré la vitesse et la dynamique de ce processus", explique Burton. "Se concentrer sur un fluide à ses moments les plus violents peut vous en dire beaucoup sur sa physique sous-jacente."

Les films de savon absorbent la lumière infrarouge, les chercheurs l'ont donc passé à travers les bulles pour mesurer l'épaisseur des films. Ils ont également mesuré les poids moléculaires des différents polymères qu'ils ont utilisés dans les recettes de bulles. Et ils ont laissé la gravité tirer des gouttelettes des différents films de savon d'une buse, afin de mesurer combien de temps le fil de liquide résultant pourrait s'étirer entre la buse et la gouttelette avant de se briser.

Les résultats ont révélé que les polymères étaient l'ingrédient clé pour faire des bulles colossales. Les longs brins fibreux de polymères permettent aux bulles de s'écouler en douceur et de s'étirer davantage sans éclater.

"Les brins de polymère s'emmêlent, comme une boule de poils, formant des brins plus longs qui ne veulent pas se séparer", explique Burton. "Dans la bonne combinaison, un polymère permet à un film de savon d'atteindre un" point doux " qui est visqueux mais aussi extensible - mais pas si extensible qu'il se déchire."

Le travail confirme ce que de nombreux "bulleurs" experts avaient déjà compris - une bonne recette de bulles de savon géantes devrait inclure un polymère.

"Nous avons fait la physique pour expliquer pourquoi et comment les polymères peuvent étirer un film fluide jusqu'à 100 mètres carrés sans se rompre", explique Burton.

Les physiciens ont également découvert que la variation de la taille moléculaire des polymères aidait à renforcer le film de savon. Cette découverte s'est produite par accident.

Les chercheurs ont travaillé sur le projet pendant plus d'un an et ont stocké des conteneurs de PEO qu'ils avaient achetés. Ils ont réalisé que le PEO provenant de conteneurs âgés d'environ six mois produisait des films à bulles de savon plus résistants que le PEO provenant de conteneurs utilisés lors de son achat initial. Après enquête, ils ont réalisé que les polymères du PEO vieilli s'étaient dégradés avec le temps, faisant varier la longueur des brins moléculaires.

"Les polymères de différentes tailles s'enchevêtrent encore plus que les polymères de taille unique, renforçant l'élasticité du film", explique Burton. "C'est une découverte fondamentale de la physique."

Comprendre comment les fluides et les films minces réagissent au stress, dit Burton, pourrait conduire à un éventail d'applications, telles que l'amélioration du flux de matériaux industriels dans les tuyaux ou le nettoyage des mousses toxiques.

"Comme pour toute recherche fondamentale, vous devez suivre votre instinct et votre cœur", dit Burton à propos de son odyssée des bulles de savon. "Parfois, votre bulle éclate, mais dans ce cas, nous avons découvert quelque chose d'intéressant."

Recette de bulles géantes

Burton recommande la recette suivante pour souffler des bulles de savon géantes. Il met toutefois en garde contre le fait que des facteurs qui ne peuvent pas être contrôlés en dehors d'un laboratoire, tels que les niveaux d'humidité, peuvent modifier les résultats.

    1 litre d'eau (environ 2 pintes)

50 millilitres de détergent Dawn Professional, disponible en ligne (un peu plus de 3 cuillères à soupe)

2-3 grammes de poudre de guar, vendu dans de nombreuses épiceries (environ ½ cuillère à café comble)

50 millilitres d'alcool à friction (un peu plus de 3 cuillères à soupe)

2 grammes de levure chimique (environ ½ cuillère à café)

Mélanger la poudre de guar avec l'alcool et remuer jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de grumeaux. Mélanger la suspension alcool/guar avec l'eau et mélanger doucement pendant 10 minutes. Laissez reposer un peu pour que le guar s'hydrate. Puis mélangez à nouveau. Ajouter la levure chimique et mélanger. Ajoutez le détergent et remuez doucement pour éviter la formation de mousse.

Trempez une baguette à bulles géante avec une ficelle fibreuse dans le mélange jusqu'à ce qu'il soit complètement immergé. Retirez lentement la ficelle et agitez doucement la baguette ou soufflez sur le film de savon. Profitez de la physique des bulles de savon géantes !


La physique des bulles géantes fait éclater le secret de la mécanique des fluides

Une étude inspirée par des artistes de rue fabriquant de gigantesques bulles de savon a conduit à une découverte en mécanique des fluides : le mélange de différentes tailles moléculaires de polymères dans une solution augmente la capacité d'un film mince à s'étirer sans se briser.

Le journal Liquides d'examen physique a publié les résultats de l'étude menée par des physiciens de l'Université Emory. Les résultats pourraient potentiellement conduire à l'amélioration des processus tels que l'écoulement des huiles à travers les tuyaux industriels et l'élimination des mousses polluantes dans les ruisseaux et les rivières.

Les résultats ont également des implications pour les amateurs de soufflage de bulles d'arrière-cour.

"Cette étude met définitivement le plaisir dans la science fondamentale", déclare Justin Burton, professeur agrégé de physique à l'Université Emory et auteur principal de l'article.

La dynamique des fluides est l'un des objectifs du laboratoire de Burton. "Les processus de la dynamique des fluides sont visuellement beaux et ils sont partout sur notre planète, de la formation et de la rupture des gouttelettes et des bulles à l'aérodynamique des avions et au renversement en haute mer des océans du monde", dit-il.

Alors que Burton était à Barcelone pour une conférence il y a quelques années, il a vu des artistes de rue faire d'énormes bulles à l'aide d'une solution de savon et d'un fil de coton épais. "Ces bulles avaient à peu près le diamètre d'un cerceau et la longueur d'une voiture", se souvient-il. "Ils étaient également beaux, avec des changements de couleur du rouge au vert en passant par des tons bleutés à leur surface."

Cet effet arc-en-ciel montre que l'épaisseur d'un film est comparable à la longueur d'onde de la lumière, soit à peine quelques microns, explique-t-il.

L'observation de la performance a suscité une question de physique dans l'esprit de Burton : comment un film aussi microscopiquement mince a-t-il pu maintenir son intégrité sur une si grande distance sans se briser ? Il a commencé à enquêter, à la fois dans son jardin et dans son laboratoire.

Alors que Burton recherchait des recettes de bulles, il est tombé sur le Soap Bubble Wiki, un projet open source en ligne. Le wiki déclare qu'il vise à aider les "bulleurs" à créer "la bulle parfaite" en séparant les faits du folklore concernant les recettes et les ingrédients de fabrication de bulles de savon.

En plus de l'eau et du liquide vaisselle, les recettes de Soap Bubble Wiki comprenaient généralement un polymère, une substance composée de longues chaînes de molécules répétitives. Les polymères les plus courants dans les recettes étaient le guar naturel, une poudre utilisée comme additif dans certains aliments, ou le polyéthylène glycol industriel (PEO), un lubrifiant utilisé dans certains médicaments. Guidé par les recommandations du wiki, Burton a mené des expériences en laboratoire avec deux étudiants co-auteurs qui ont depuis obtenu leur diplôme : Stephen Frazier, qui a obtenu une maîtrise en physique en mai et est le premier auteur, et Xinyi Jiang.

"Nous avons essentiellement commencé à faire des bulles et à les faire éclater, et nous avons enregistré la vitesse et la dynamique de ce processus", explique Burton. "Se concentrer sur un fluide à ses moments les plus violents peut vous en dire beaucoup sur sa physique sous-jacente."

Les films de savon absorbent la lumière infrarouge, les chercheurs l'ont donc passé à travers les bulles pour mesurer l'épaisseur des films. Ils ont également mesuré les poids moléculaires des différents polymères qu'ils ont utilisés dans les recettes de bulles. Et ils ont laissé la gravité tirer des gouttelettes des différents films de savon d'une buse, afin de mesurer combien de temps le fil de liquide résultant pourrait s'étirer entre la buse et la gouttelette avant de se briser.

Les résultats ont révélé que les polymères étaient l'ingrédient clé pour faire des bulles colossales. Les longs brins fibreux de polymères permettent aux bulles de s'écouler en douceur et de s'étirer davantage sans éclater.

"Les brins de polymère s'emmêlent, comme une boule de poils, formant des brins plus longs qui ne veulent pas se séparer", explique Burton. "Dans la bonne combinaison, un polymère permet à un film de savon d'atteindre un" point doux " qui est visqueux mais aussi extensible - mais pas si extensible qu'il se déchire."

Le travail confirme ce que de nombreux "bulleurs" experts avaient déjà compris - une bonne recette de bulles de savon géantes devrait inclure un polymère.

"Nous avons fait la physique pour expliquer pourquoi et comment les polymères peuvent étirer un film fluide jusqu'à 100 mètres carrés sans se rompre", explique Burton.

Les physiciens ont également découvert que la variation de la taille moléculaire des polymères aidait à renforcer le film de savon. Cette découverte s'est produite par accident.

Les chercheurs ont travaillé sur le projet pendant plus d'un an et ont stocké des conteneurs de PEO qu'ils avaient achetés. Ils ont réalisé que le PEO provenant de conteneurs âgés d'environ six mois produisait des films à bulles de savon plus résistants que le PEO provenant de conteneurs utilisés lors de son achat initial. Après enquête, ils ont réalisé que les polymères du PEO vieilli s'étaient dégradés avec le temps, faisant varier la longueur des brins moléculaires.

"Les polymères de différentes tailles s'enchevêtrent encore plus que les polymères de taille unique, renforçant l'élasticité du film", explique Burton. "C'est une découverte fondamentale de la physique."

Comprendre comment les fluides et les films minces réagissent au stress, dit Burton, pourrait conduire à un éventail d'applications, telles que l'amélioration du flux de matériaux industriels dans les tuyaux ou le nettoyage des mousses toxiques.

"Comme pour toute recherche fondamentale, vous devez suivre votre instinct et votre cœur", dit Burton à propos de son odyssée des bulles de savon. "Parfois, votre bulle éclate, mais dans ce cas, nous avons découvert quelque chose d'intéressant."

Recette de bulles géantes

Burton recommande la recette suivante pour souffler des bulles de savon géantes. Il met toutefois en garde contre le fait que des facteurs qui ne peuvent pas être contrôlés en dehors d'un laboratoire, tels que les niveaux d'humidité, peuvent modifier les résultats.

    1 litre d'eau (environ 2 pintes)

50 millilitres de détergent Dawn Professional, disponible en ligne (un peu plus de 3 cuillères à soupe)

2-3 grammes de poudre de guar, vendu dans de nombreuses épiceries (environ ½ cuillère à café comble)

50 millilitres d'alcool à friction (un peu plus de 3 cuillères à soupe)

2 grammes de levure chimique (environ ½ cuillère à café)

Mélanger la poudre de guar avec l'alcool et remuer jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de grumeaux. Mélanger la suspension alcool/guar avec l'eau et mélanger doucement pendant 10 minutes. Laissez reposer un peu pour que le guar s'hydrate. Puis mélangez à nouveau. Ajouter la levure chimique et mélanger. Ajoutez le détergent et remuez doucement pour éviter la formation de mousse.

Trempez une baguette à bulles géante avec une ficelle fibreuse dans le mélange jusqu'à ce qu'il soit complètement immergé. Retirez lentement la ficelle et agitez doucement la baguette ou soufflez sur le film de savon. Profitez de la physique des bulles de savon géantes !


La physique des bulles géantes fait éclater le secret de la mécanique des fluides

Une étude inspirée par des artistes de rue fabriquant de gigantesques bulles de savon a conduit à une découverte en mécanique des fluides : le mélange de différentes tailles moléculaires de polymères dans une solution augmente la capacité d'un film mince à s'étirer sans se briser.

Le journal Liquides d'examen physique a publié les résultats de l'étude menée par des physiciens de l'Université Emory. Les résultats pourraient potentiellement conduire à l'amélioration des processus tels que l'écoulement des huiles à travers les tuyaux industriels et l'élimination des mousses polluantes dans les ruisseaux et les rivières.

Les résultats ont également des implications pour les amateurs de soufflage de bulles d'arrière-cour.

"Cette étude met définitivement le plaisir dans la science fondamentale", déclare Justin Burton, professeur agrégé de physique à l'Université Emory et auteur principal de l'article.

La dynamique des fluides est l'un des objectifs du laboratoire de Burton. "Les processus de la dynamique des fluides sont visuellement beaux et ils sont partout sur notre planète, de la formation et de la rupture des gouttelettes et des bulles à l'aérodynamique des avions et au renversement en haute mer des océans du monde", dit-il.

Alors que Burton était à Barcelone pour une conférence il y a quelques années, il a vu des artistes de rue faire d'énormes bulles à l'aide d'une solution de savon et d'un fil de coton épais. "Ces bulles avaient à peu près le diamètre d'un cerceau et la longueur d'une voiture", se souvient-il. "Ils étaient également beaux, avec des changements de couleur du rouge au vert en passant par des tons bleutés à leur surface."

Cet effet arc-en-ciel montre que l'épaisseur d'un film est comparable à la longueur d'onde de la lumière, soit à peine quelques microns, explique-t-il.

L'observation de la performance a suscité une question de physique dans l'esprit de Burton : comment un film aussi microscopiquement mince a-t-il pu maintenir son intégrité sur une si grande distance sans se briser ? Il a commencé à enquêter, à la fois dans son jardin et dans son laboratoire.

Alors que Burton recherchait des recettes de bulles, il est tombé sur le Soap Bubble Wiki, un projet en ligne open source. Le wiki déclare qu'il vise à aider les "bulleurs" à créer "la bulle parfaite" en séparant les faits du folklore concernant les recettes et les ingrédients de fabrication de bulles de savon.

En plus de l'eau et du liquide vaisselle, les recettes de Soap Bubble Wiki comprenaient généralement un polymère, une substance composée de longues chaînes de molécules répétitives. Les polymères les plus courants dans les recettes étaient le guar naturel, une poudre utilisée comme additif dans certains aliments, ou le polyéthylène glycol industriel (PEO), un lubrifiant utilisé dans certains médicaments. Guidé par les recommandations du wiki, Burton a mené des expériences en laboratoire avec deux étudiants co-auteurs qui ont depuis obtenu leur diplôme : Stephen Frazier, qui a obtenu une maîtrise en physique en mai et est le premier auteur, et Xinyi Jiang.

"Nous avons essentiellement commencé à faire des bulles et à les faire éclater, et nous avons enregistré la vitesse et la dynamique de ce processus", explique Burton. "Se concentrer sur un fluide à ses moments les plus violents peut vous en dire beaucoup sur sa physique sous-jacente."

Les films de savon absorbent la lumière infrarouge, les chercheurs l'ont donc passé à travers les bulles pour mesurer l'épaisseur des films. Ils ont également mesuré les poids moléculaires des différents polymères qu'ils ont utilisés dans les recettes de bulles. Et ils ont laissé la gravité tirer des gouttelettes des différents films de savon d'une buse, afin de mesurer combien de temps le fil de liquide résultant pourrait s'étirer entre la buse et la gouttelette avant de se briser.

Les résultats ont révélé que les polymères étaient l'ingrédient clé pour faire des bulles colossales. Les longs brins fibreux de polymères permettent aux bulles de s'écouler en douceur et de s'étirer davantage sans éclater.

"Les brins de polymère s'emmêlent, quelque chose comme une boule de poils, formant des brins plus longs qui ne veulent pas se séparer", explique Burton. "Dans la bonne combinaison, un polymère permet à un film de savon d'atteindre un" point doux " qui est visqueux mais aussi extensible - mais pas si extensible qu'il se déchire."

Le travail confirme ce que de nombreux "bulleurs" experts avaient déjà compris - une bonne recette de bulles de savon géantes devrait inclure un polymère.

"Nous avons fait la physique pour expliquer pourquoi et comment les polymères peuvent étirer un film fluide jusqu'à 100 mètres carrés sans se rompre", explique Burton.

Les physiciens ont également découvert que la variation de la taille moléculaire des polymères aidait à renforcer le film de savon. Cette découverte s'est produite par accident.

Les chercheurs ont travaillé sur le projet pendant plus d'un an et ont stocké des conteneurs de PEO qu'ils avaient achetés. Ils ont réalisé que le PEO provenant de conteneurs âgés d'environ six mois produisait des films à bulles de savon plus résistants que le PEO provenant de conteneurs utilisés lors de son achat. Après enquête, ils ont réalisé que les polymères du PEO vieilli s'étaient dégradés avec le temps, faisant varier la longueur des brins moléculaires.

"Les polymères de différentes tailles s'enchevêtrent encore plus que les polymères de taille unique, renforçant l'élasticité du film", explique Burton. "C'est une découverte fondamentale en physique."

Comprendre comment les fluides et les films minces réagissent au stress, dit Burton, pourrait conduire à un éventail d'applications, telles que l'amélioration du flux de matériaux industriels dans les tuyaux ou le nettoyage des mousses toxiques.

"Comme pour toute recherche fondamentale, vous devez suivre votre instinct et votre cœur", dit Burton à propos de son odyssée des bulles de savon. "Parfois, votre bulle éclate, mais dans ce cas, nous avons découvert quelque chose d'intéressant."

Recette de bulles géantes

Burton recommande la recette suivante pour souffler des bulles de savon géantes. Il met toutefois en garde contre le fait que des facteurs qui ne peuvent être contrôlés en dehors d'un laboratoire, tels que les niveaux d'humidité, peuvent modifier les résultats.

    1 litre d'eau (environ 2 pintes)

50 millilitres de détergent Dawn Professional, disponible en ligne (un peu plus de 3 cuillères à soupe)

2-3 grammes de poudre de guar, vendu dans de nombreuses épiceries (environ ½ cuillère à café comble)

50 millilitres d'alcool à friction (un peu plus de 3 cuillères à soupe)

2 grammes de levure chimique (environ ½ cuillère à café)

Mélanger la poudre de guar avec l'alcool et remuer jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de grumeaux. Mélanger la suspension alcool/guar avec l'eau et mélanger doucement pendant 10 minutes. Laissez reposer un peu pour que le guar s'hydrate. Puis mélangez à nouveau. Ajouter la levure chimique et mélanger. Ajoutez le détergent et remuez doucement pour éviter la formation de mousse.

Trempez une baguette à bulles géante avec une ficelle fibreuse dans le mélange jusqu'à ce qu'il soit complètement immergé. Retirez lentement la ficelle et agitez doucement la baguette ou soufflez sur le film de savon. Profitez de la physique des bulles de savon géantes !


La physique des bulles géantes fait éclater le secret de la mécanique des fluides

Une étude inspirée par des artistes de rue fabriquant de gigantesques bulles de savon a conduit à une découverte en mécanique des fluides : le mélange de différentes tailles moléculaires de polymères dans une solution augmente la capacité d'un film mince à s'étirer sans se briser.

Le journal Liquides d'examen physique a publié les résultats de l'étude menée par des physiciens de l'Université Emory. Les résultats pourraient potentiellement conduire à l'amélioration des processus tels que l'écoulement des huiles à travers les tuyaux industriels et l'élimination des mousses polluantes dans les ruisseaux et les rivières.

Les résultats ont également des implications pour les amateurs de soufflage de bulles d'arrière-cour.

"Cette étude met définitivement le plaisir dans la science fondamentale", déclare Justin Burton, professeur agrégé de physique à l'Université Emory et auteur principal de l'article.

La dynamique des fluides est l'un des objectifs du laboratoire de Burton. "Les processus de la dynamique des fluides sont visuellement beaux et ils sont partout sur notre planète, de la formation et de la rupture de gouttelettes et de bulles à l'aérodynamique des avions et au renversement des océans du monde en haute mer", dit-il.

Alors que Burton était à Barcelone pour une conférence il y a quelques années, il a vu des artistes de rue faire d'énormes bulles à l'aide d'une solution de savon et d'un fil de coton épais. "Ces bulles avaient à peu près le diamètre d'un cerceau et la longueur d'une voiture", se souvient-il. "Ils étaient également beaux, avec des changements de couleur du rouge au vert en passant par des tons bleutés à leur surface."

Cet effet arc-en-ciel montre que l'épaisseur d'un film est comparable à la longueur d'onde de la lumière, soit à peine quelques microns, explique-t-il.

L'observation de la performance a suscité une question de physique dans l'esprit de Burton : comment un film aussi microscopiquement mince a-t-il pu maintenir son intégrité sur une si grande distance sans se briser ? Il a commencé à enquêter, à la fois dans son jardin et dans son laboratoire.

Alors que Burton recherchait des recettes de bulles, il est tombé sur le Soap Bubble Wiki, un projet en ligne open source. Le wiki déclare qu'il vise à aider les "bulleurs" à créer "la bulle parfaite" en séparant les faits du folklore concernant les recettes et les ingrédients de fabrication de bulles de savon.

En plus de l'eau et du liquide vaisselle, les recettes de Soap Bubble Wiki comprenaient généralement un polymère, une substance composée de longues chaînes de molécules répétitives. Les polymères les plus courants dans les recettes étaient le guar naturel, une poudre utilisée comme additif dans certains aliments, ou le polyéthylène glycol industriel (PEO), un lubrifiant utilisé dans certains médicaments. Guidé par les recommandations du wiki, Burton a mené des expériences en laboratoire avec deux étudiants co-auteurs qui ont depuis obtenu leur diplôme : Stephen Frazier, qui a obtenu une maîtrise en physique en mai et est le premier auteur, et Xinyi Jiang.

"Nous avons essentiellement commencé à faire des bulles et à les faire éclater, et avons enregistré la vitesse et la dynamique de ce processus", explique Burton. "Se concentrer sur un fluide à ses moments les plus violents peut vous en dire beaucoup sur sa physique sous-jacente."

Les films de savon absorbent la lumière infrarouge, les chercheurs l'ont donc passé à travers les bulles pour mesurer l'épaisseur des films. Ils ont également mesuré les poids moléculaires des différents polymères qu'ils ont utilisés dans les recettes de bulles. Et ils ont laissé la gravité tirer les gouttelettes des différents films de savon hors d'une buse, afin de mesurer combien de temps le fil de liquide résultant pourrait s'étirer entre la buse et la gouttelette avant de se briser.

Les résultats ont révélé que les polymères étaient l'ingrédient clé pour faire des bulles colossales. Les longs brins fibreux de polymères permettent aux bulles de s'écouler en douceur et de s'étirer davantage sans éclater.

"Les brins de polymère s'emmêlent, quelque chose comme une boule de poils, formant des brins plus longs qui ne veulent pas se séparer", explique Burton. "Dans la bonne combinaison, un polymère permet à un film de savon d'atteindre un" point doux " qui est visqueux mais aussi extensible - mais pas si extensible qu'il se déchire."

Le travail confirme ce que de nombreux "bulleurs" experts avaient déjà compris - une bonne recette de bulles de savon géantes devrait inclure un polymère.

"Nous avons fait la physique pour expliquer pourquoi et comment les polymères peuvent étirer un film fluide jusqu'à 100 mètres carrés sans se rompre", explique Burton.

Les physiciens ont également découvert que la variation de la taille moléculaire des polymères aidait à renforcer le film de savon. Cette découverte s'est produite par 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 Liquides d'examen physique 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 Liquides d'examen physique 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 Liquides d'examen physique 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 Liquides d'examen physique 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 Liquides d'examen physique 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.

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