پژوهشگران با استفاده از مدلی اثرات فاکتورهای متعددی از جمله سرعت تنفس را بر فرآیند تولید حباب توضیح داده‌اند.

یک مدل ریاضی فیزیک حاکم بر تولید حباب‌ها را توضیح می‌دهد.

ساختن حباب یکی از بازی‌های مورد علاقه‌ی بچه‌هاست اما هیچگاه این پدیده مورد بررسی دقیق قرار نگرفته است. اکنون نحوه‌ی ‌تشکبل حباب‌های صابون بر اساس یک مدل کامل توسط گروهی از پژوهشگران فرانسوی بیان شده است. درک فیزیک حاکم بر این پدیده در فرآیندهای صنعتی و رشته‌های علمی نظیر کیهان‌شناسی می‌تواند مفید واقع گردد.

گروهی از پژوهشگران مرکز پژوهش‌های علمی فرانسه (CNRS) و دانشگاه رن (University of Rennes) با یک جت گاز به فیلمی از صابون دمیده‌اند و مشاهده کرده‌اند که حباب‌ها تنها در بالاتر از یک سرعت آستانه برای گاز ظاهر می‌شوند. آن‌ها با اندازه‌گیری این سرعت تحت شرایط متفاوت به این نتیجه رسیدند که حباب‌ها نتیجه‌ی رقابتی بین فشار جت گاز و کشش سطحی فیلم صابون هستند.

آن‌ها سیستمی را ساختند که بتواند فیلم‌های نازک عمودی از جنس صابون با ماندگاری طولانی ایجاد کند به گونه‌ای که ضخامت لایه‌ی فیلم قابل تنظیم باشد. سپس از یک نازل گاز در سطح فیلم و یک دوربین فیلمبرداری با سرعت بالا برای ثبت نتایج استفاده کردند. در سرعت‌های پایین گاز تنها گودی‌های کوچکی تشکیل می‌داد اما با افزایش سرعت گاز سرانجام حباب‌ها تشکیل شدند.

پدیده به این صورت توضیح داده شده است که رقابتی بین فشار وارد شده به فیلم صابون از ناحیه‌ی جت گاز و کشش سطحی فیلم که با افزایش انحنا در فیلم مخالفت می‌کند، پدید می‌آید. حباب‌ها هنگامی تشکیل می‌شوند که فشار جت گاز به اندازه‌ی کافی بزرگ باشد تا بتواند فیلم را در در قالب گودی‌های نیمکره‌ای شکل به پهنای جت تغییر حالت دهد. در این زمان فیلم به حداکثر انحنای خود رسیده و حباب‌ها می‌توانند با گاز پر شده و شناور گردند (اینجا را ببینید).

آن‌ها دریافتند که جت‌های با پهنای بیشتر، حباب‌های بزرگتری را در سرعت‌های پایین‌تر تولید می‌کنند. و حباب‌های بزرگتر که انحنای کمتری دارند، راحت‌تر بر کشش سطحی غلبه می‌کنند. و ضخامت فیلم صابون نیز هیچ تاثیری بر سرعت گازی که در آن تشکیل حباب رخ می‌دهد، ندارد.

درک فیزیک حاکم بر حباب‌ها در صنایعی نظیر تولید شیشه و روکش‌‌دهی که نباید حباب‌ مایع تشکیل شود، حائز اهمیت است.

منبع: Physics of Blowing Bubbles

مرجع: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.077801