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Das „Ploppen“ von Seifenblasen enthüllt die Physik des Zerplatzens

Der letzte Akt einer Seifenblase ist ein leises „Pfttt“

Hält man sein Ohr an eine Seifenblase, kann man einen hohen Ton hören, wenn sie zerplatzt. Wissenschaftler haben dieses Geräusch nun mit einer Reihe von Mikrofonen aufgezeichnet. Diese geben Aufschluss über die zugrunde liegende Physik dieses Geräusches.

Das Team hat seine Ergebnisse am 28. Februar in Physical Review Letters veröffentlicht.

an animated image of a bubble popping
Eine platzende Seifenblase macht einen leichten Knall. Dieses Geräusch kommt von den Druckveränderungen, die die Folie der Seifenblase auf die Luft in ihrem Inneren ausübt. In dieser Grafik beginnt die Folie oben zu reißen, wodurch eine Welle höheren Drucks (orange und lila) und niedrigeren Drucks (blau) freigesetzt wird. Der Druck kehrt schließlich in den Normalzustand zurück. Am Ende ist die Blase verschwunden und es bleibt nur eine dünne Seifenschicht übrig.BUSSONNIÈRE/INSTITUT D’ALEMBERT, SORBONNE UNIVERSITÉ, CNRS

Die Seifenschicht einer Blase drückt auf die Luft in ihrem Inneren. Wenn die Blase platzt, entsteht zunächst ein Riss im Seifenfilm. Während sich der Riss vergrößert, zieht sich der Seifenfilm zurück und schrumpft. Diese Größenveränderung des Films verändert die Kraft, die auf die Luft in der Blase drückt, sagt Adrien Bussonnière. Er ist Physiker in Frankreich. Er arbeitet an der Université de Rennes 1.

Er und seine Kollegen nahmen die Geräusche platzender Blasen auf. Dabei zeigte sich, dass die wechselnden Kräfte in der geplatzten Blase eine Veränderung des inneren Luftdrucks der Blase verursachen. Diese Druckveränderung wird von den Mikrofonen aufgezeichnet.

Die Forscher fanden auch heraus, dass sich die Seifenmoleküle beim Zurückweichen des Seifenfilms dichter zusammenschließen. Sie werden in der Nähe des Randes des Films dichter. Diese erhöhte Dichte verändert nun die Anziehungskraft der Moleküle im Film zueinander. Das nennt man Oberflächenspannung. Durch die veränderte Oberflächenspannung ändern sich die Kräfte in der Luft, die sich mit der Zeit verändern – und den Klang beeinflussen.

Das Platzen der Blase erfolgt schnell. Es ist ein unübersehbares Ereignis. Um es zu sehen, verwenden Wissenschaftler daher Hochgeschwindigkeitsvideos.

In dieser neuen Studie konzentrierte sich das Team nicht nur darauf, das Verschwinden zu beobachten. Sie hörten ihm auch zu. Die Forscher wollten die Eigenschaften des Geräuschs beim Platzen der Blase verstehen. Dieser Bereich der Physik wird als Akustik bezeichnet.

Ihre Aufnahmen zeigen, wie die Akustik die wechselnden Kräfte aufzeigen kann, die bestimmte Geräusche erzeugen. Das kann alles sein, vom Platzen einer Blase über das Grollen im Inneren eines Vulkans bis hin zum Summen einer Biene, sagt Bussonnière. „Bilder“, so betont er, „können nicht die ganze Geschichte erzählen.“