Bolle di sapone giganti

Cosa imparerà

• Che una bolla è una pellicola d'acqua spessa un millesimo di millimetro tenuta da due strati di molecole di sapone, e che si rompe soprattutto quando si asciuga o si assottiglia.
• Che aggiungere un addensante (amido di mais, zucchero o gomma di guar) rende la pellicola più elastica e più lenta a scolare, e che si può verificare con il cronometro.
• Perché la bacchetta ha bisogno di DUE fili (uno sopra e uno sotto con un peso) per aprire una finestra di sapone.
• Che i colori della bolla dipendono dallo spessore della pellicola (interferenza) e annunciano quando sta per rompersi.
• A progettare un esperimento corretto: cambiare una sola cosa (la ricetta) e ripetere più volte.

Prepara prima

• Prepara la miscela la sera prima: con amido di mais o guar migliora molto dopo 12 h di riposo.
• Guarda le previsioni: senza vento (meno di 10 km/h) e, se possibile, nuvoloso oppure di prima mattina o al tramonto.
• Cerca un posto ampio con erba o terra (la miscela rende scivoloso il pavimento piastrellato).
• Tieni a portata di mano un secchio d'acqua pulita e un asciugamano per mani e occhi.

Materiali e attrezzi

• Acqua — 1 L
  del rubinetto; se è molto dura (calcare), meglio acqua in bottiglia oligominerale o acqua bollita e raffreddata
• Detersivo per piatti concentrato — 80 ml (5 cucchiai e 1/3)
  tipo Fairy Original o Mistol; senza «antibatterico» né «con candeggina»
• Zucchero — 2 cucchiai (≈ 25 g)
  bianco, sciolto in 100 ml di acqua tiepida
• Amido di mais (maizena) — 1 cucchiaio raso (≈ 10 g)
  per la ricetta migliorata senza acquisti
• Lievito chimico per dolci — 1 cucchiaino (≈ 5 g)
  tipo Royal; aiuta a disperdere l'amido di mais
• Gomma di guar (facoltativa, ricetta pro) — 1 g (mezzo cucchiaino raso) per litro da comprare
  in polvere, da erboristeria o negozio di articoli per pasticceria; si disperde prima in 1 cucchiaio di alcol da farmacia
• Bastoni di legno — 2 da 50 cm
  Ø 8–12 mm: tondino, manico di scopa tagliato o canna di bambù
• Cordino di cotone — 2,7 m
  100 % cotone, 2–4 mm (spago da cucina, spago di cotone o lana grossa di cotone)
• Rondella o dado di metallo — 1
  da 4–8 g (rondella da 20–25 mm o dado M8)
• Bacinella o catino — 1
  di almeno 35 cm di diametro; con 1 L di miscela il fondo resta coperto per 1–2 cm, abbastanza per inzuppare il cordino. Va bene anche la teglia del forno
• Bottiglia o barattolo con coperchio — 1 da 1,5 L
  per conservare la miscela e lasciarla riposare

Attrezzi

• Caraffa graduata, cucchiai e cucchiaini — misurare acqua, detersivo e polveri
• Taglierino o seghetto — fare una tacca a 1 cm dalla punta di ogni bastone perché il nodo non scivoli adulto
• Forbici e metro a nastro — tagliare il cordino a misura
• Cucchiaio lungo o bastoncino — mescolare piano senza fare schiuma

Pezzi e sagome

• A · Bastoni della bacchetta ×2 — tondino di legno Ø 8–12 mm
• B · Ramo superiore ×1 — cordino di cotone 2–4 mm
• C · Ramo inferiore ×1 — cordino di cotone 2–4 mm
• D · Etichetta della ricetta ×1 — carta adesiva o carta + nastro trasparente

Passo passo

1. Sciogli lo zucchero

   Scalda 100 ml di acqua (tiepida, non bollente) e sciogli 2 cucchiai di zucchero (≈ 25 g), mescolando finché non restano granelli.

   Verifica: Il liquido deve restare trasparente, senza cristalli sul fondo.

2. Prepara l'addensante

   In un bicchiere, mescola 1 cucchiaio raso di amido di mais (10 g) e 1 cucchiaino di lievito chimico (5 g) con 100 ml di acqua fredda finché non ci sono grumi. (Ricetta pro: invece di questo, disperdi 1 g di gomma di guar in 1 cucchiaio di alcol e aggiungila a 100 ml di acqua fredda, mescolando finché non restano grumi.)

   Trucco: La guar in polvere versata direttamente nell'acqua forma grumi che non si sciolgono: sempre prima con l'alcol e poi nell'acqua.

3. Unisci l'acqua

   Metti nella bottiglia o nella bacinella 800 ml di acqua e aggiungi lo zucchero sciolto e l'addensante. Mescola piano per 1 minuto. Ora hai 1 litro di acqua pronta.

4. Aggiungi il detersivo alla fine

   Versa 80 ml di detersivo per piatti concentrato facendolo scivolare lungo la parete del recipiente. Mescola molto piano, in cerchio, per 30 secondi. Non sbattere: la schiuma rovina la pellicola.

   Verifica: In superficie non deve esserci quasi schiuma. Se c'è, toglila con un cucchiaio.

5. Lascia riposare

   Chiudi il recipiente, attacca l'etichetta D e lascialo riposare almeno 1 ora; meglio tutta la notte. Prima di usarla, mescola piano per sollevare l'amido dal fondo.

6. Prepara i bastoni adulto

   Taglia due bastoni da 50 cm. Un adulto fa una tacca tutto intorno a ogni bastone a 1 cm da una punta, con taglierino o seghetto, profonda circa 2 mm.

7. Lega il ramo superiore

   Taglia 90 cm di cordino (B). Lega un'estremità nella tacca di un bastone con due nodi e l'altra estremità nella tacca dell'altro bastone, lasciando 80 cm di cordino libero tra loro.

   Verifica: Avvicina i bastoni con le punte allineate: il cordino pende formando una U profonda 40 cm.

8. Lega il ramo inferiore con il peso

   Taglia 170 cm di cordino (C), infila la rondella e lega le estremità nelle stesse tacche, sopra i nodi precedenti, lasciando 160 cm liberi. Fai scorrere la rondella fino al centro.

   Verifica: Allontana i bastoni di 70 cm e tienili verticali: i due rami devono formare un triangolo o una goccia (sopra una curva morbida che pende di circa 15 cm, senza essere tesa; sotto una V con la rondella al vertice).

9. Bagna la bacchetta

   Avvicina le punte dei bastoni e immergi tutto il cordino nella bacinella: con 1 litro restano solo 1–2 cm di miscela, quindi appoggia il cordino sul fondo, arrotolato, e giralo con i bastoni perché si bagni da entrambi i lati. Lascialo 10 secondi perché si inzuppi del tutto.

   Trucco: La prima volta il cotone asciutto assorbe molto: bagnalo due volte.

10. Tira fuori e apri piano

    Solleva i bastoni insieme, con il cordino che gocciola, e allontanali poco a poco fino a 60–70 cm. Tra i due rami deve comparire una finestra di sapone.

    Verifica: Se la pellicola si rompe quando apri, la miscela ha riposato poco o c'è schiuma: aspetta, togli la schiuma e ripeti.

11. Cammina all'indietro o lascia soffiare l'aria

    Con la finestra aperta, cammina all'indietro piano (1 passo al secondo) o lascia che una brezza leggera la spinga. Quando la bolla è lunga, avvicina le punte dei bastoni per chiuderla e liberarla.

    Trucco: Non soffiare e non muovere le braccia in fretta: la pellicola si rompe con gli strappi.

Funziona? La prova

In una giornata senza vento, con la miscela che ha riposato una notte, tira fuori la bacchetta e apri i bastoni a 70 cm. Cammina all'indietro di 3 passi e chiudi.

Cosa deve succedere: Esce una bolla allungata di 1–2 m che, quando la chiudi, si arrotonda e vola da 5 a 20 secondi prima di rompersi. Con solo acqua e detersivo (senza addensante) la finestra si rompe se la apri oltre 40 cm o dopo 1–2 secondi.

Se qualcosa non va

• La pellicola si rompe appena apri i bastoni — Miscela appena fatta, con schiuma o con poco addensante; oppure cordino non inzuppato. Soluzione: Lascia riposare la miscela più a lungo, togli la schiuma, bagna il cordino due volte e apri più piano.
• Non si forma nessuna finestra, pende solo il cordino — Manca il secondo ramo o la rondella. Soluzione: Verifica che ci siano due cordini tra le punte (80 e 160 cm) e che la rondella tenda quello sotto.
• Le bolle scoppiano subito al sole — Evaporazione: aria secca e calda. Soluzione: Gioca all'ombra, di mattina o al tramonto, oppure dopo la pioggia. Aggiungi 2 cucchiai di glicerina.
• La bolla si rompe quando tocca il suolo o i vestiti — Le superfici asciutte e polverose rompono la pellicola. Soluzione: È normale: tocca la bolla solo con le mani bagnate nella miscela.
• I rami si aggrovigliano — Cordino troppo sottile e leggero. Soluzione: Usa un cordino più grosso (3–4 mm) e una rondella un po' più pesante (8 g).
• La pellicola si rompe sempre nello stesso punto — Un nodo o un tratto di cordino che non si bagna bene. Soluzione: Taglia le estremità in eccesso dei nodi e inzuppa di nuovo tutto il cordino.

Sicurezza

• La miscela non si beve: conservala con l'etichetta e fuori dalla portata dei più piccoli.
• Se entra negli occhi brucia: sciacqua con abbondante acqua pulita per 1–2 minuti.
• Il pavimento di piastrelle o di legno diventa molto scivoloso: gioca sull'erba o sulla terra, oppure lava dopo.
• Quando cammini all'indietro, che un altro controlli che dietro non ci siano ostacoli, cordoli né traffico.
• La tacca dei bastoni la fa un adulto, con l'attrezzo lontano dalle dita.

La scienza che c'è dietro

Per i bambini

Una bolla è come un panino sottilissimo: uno strato d'acqua in mezzo e due strati di sapone fuori che la tengono, come il pane. L'acqua vuole scappare verso il basso e asciugarsi con l'aria, e quando lo strato diventa troppo sottile, plof!, scoppia. L'amido di mais e lo zucchero rendono l'acqua un pochino più densa ed elastica, come una gomma da masticare, così ci mette di più a scolare e la bolla resiste di più. I colori dell'arcobaleno ti avvisano: quando la bolla diventa dorata e poi trasparente, sta per rompersi.

Per l'adulto

L'acqua pura ha una tensione superficiale alta (72 mN/m) e non forma pellicole stabili. I tensioattivi del detersivo per piatti si dispongono sulle due interfacce aria–acqua con la coda idrofoba verso l'aria, abbassano la tensione a ≈ 25–30 mN/m e, soprattutto, stabilizzano la pellicola grazie all'effetto Marangoni: se una zona si allunga e si assottiglia, lì cala la concentrazione di tensioattivo, aumenta la tensione locale e il liquido viene richiamato dalle zone vicine, «riparando» l'assottigliamento. Le pellicole muoiono per drenaggio (la gravità fa scolare l'acqua verso il basso) e per evaporazione. I polimeri (guar, amido, PEG) aumentano la viscosità e danno elasticità estensionale, il che frena il drenaggio e permette di stirare pellicole di metri; zucchero e glicerina sono igroscopici e frenano l'evaporazione, ma il loro effetto sulle bolle giganti è minore. Lo spessore della pellicola è dell'ordine di 0,1–1 µm: la luce riflessa dalla faccia esterna e da quella interna interferisce e rinforza alcuni colori in base allo spessore; quando la pellicola scende sotto ≈ 30 nm non riflette più colore (appare nera o trasparente) e sta per rompersi. La bacchetta a due rami funziona perché il ramo inferiore, teso dal peso, forma con quello superiore un telaio chiuso e deformabile: la pellicola resta attaccata lungo tutto il contorno e l'apertura si controlla allontanando i bastoni.

• pellicola: strato sottilissimo di liquido, molto più sottile di un capello.
• tensioattivo: sostanza (come il sapone) che si dispone sulla superficie dell'acqua e la rende elastica.
• tensione superficiale: forza che fa comportare la superficie di un liquido come una pelle tesa.
• viscosità: quanto è denso un liquido; il miele è più viscoso dell'acqua.
• evaporazione: passaggio dell'acqua a vapore: asciuga la pellicola e la rompe.

Per età

• 5–7 anni: L'adulto prepara la miscela e la bacchetta. Per loro, una bacchetta piccola: bastoni da 30 cm e rami da 50 e 100 cm. Concentrati sull'aprire piano e sull'osservare i colori.
• 8–10 anni: Preparano la miscela misurando da soli e legano la bacchetta. Fanno l'esperimento con e senza zucchero e cronometrano.
• 11–12 anni: Progettano un loro esperimento confrontando 3–4 ricette con 5 ripetizioni ciascuna, calcolano la media e fanno un grafico. Sfida: bacchetta con bastoni da 1 m e rami da 1,5 e 3 m.

In gruppo o in classe

Per 20–25 bambini in cortile: prepara il giorno prima 4 L di miscela con guar o amido di mais divisa in 4 catini. Fai 6–8 bacchette prima (o falle legare ai più grandi in 15 min a coppie). Gruppi di 3 per bacchetta: uno apre, uno cronometra e uno annota; si danno il cambio ogni 5 bolle. 45 min in tutto. Metti i catini all'ombra e a 3 m l'uno dall'altro perché nessuno cammini all'indietro addosso a un altro.

Sfide

• Ottieni una bolla più lunga di te e fatti fare una foto accanto.
• Fai in modo che una bolla gigante avvolga un compagno seduto (miscela in una piscinetta per bambini e un cerchio hula-hoop).
• Progetta una bacchetta a tre bastoni che apra una finestra triangolare.
• Misura l'umidità con un igrometro (o con un'app del meteo) e cerca la relazione con la durata delle bolle.

Altri progetti gratis

• Barca che avanza con il sapone
• Cannone ad anelli d'aria
• Colonna di cinque liquidi
• Depuratore d'acqua a strati
• Fazzoletto asciutto sott'acqua
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