Expérimenter avec les bulles

Par Anne Gillain Mauffette

Les bulles sont un phénomène complexe. Chacune d’elles est irisée de couleurs différentes, peut varier en grandeur et durer plus ou moins longtemps. Cela tient entre autres à l’Interférence des ondes lumineuses et à la surface de tensions des liquides.

Jouer avec des bulles est une activité ancienne; on retrouve par exemple un enfant qui souffle une bulle dans une peinture de Rembrandt. Et des scientifiques comme Newton se sont penchés sur la question. Mais elle a gardé tout son intérêt.

Les enfants sont encore et toujours fascinés par les bulles, même s’ils ne connaissent pas les phénomènes à l’œuvre.

En fait il s’agit d’une expérience qui pose toutes sortes de problèmes et de questionnements qu’on peut aborder avec les enfants à la maison, à la garderie au CPE et à la maternelle et même plus tard, dehors ou à l’intérieur:

Qu’est-ce qu’une bulle?

C’est de l’air enveloppé d’un film de savon. Les molécules de savon et l’eau travaillent ensemble pour garder l’air à l’intérieur.

Pourquoi les bulles «pètent»?

Si on ne les a pas détruites nous-mêmes ou qu’elles n’ont pas atterri sur quelque chose, elles se dissolvent quand l’eau entre les surfaces de savon s’évapore.

Qu’est-ce qui fait qu’une bulle dure plus ou moins longtemps?

C’est l’épaisseur et la viscosité du film qui va influencer la durée des bulles. Mais aussi la température.

-          La composition du mélange se prête déjà à toutes sortes d’expérimentations et d’hypothèses :

On pourrait donner de l’eau et du savon aux enfants et leur laisser faire des mélanges, en mesurant les quantités de l’une et de l’autre qu’ils y on mises et les inscrire pour pouvoir s’en rappeler et comparer les résultats. Quels mélanges réussissent à faire des bulles et lesquels durent plus longtemps.

Ou pourrait aussi faire ensemble un mélange en suivant une recette (éléments de mesure avec des tasses à mesurer) mais sans ajouter de glycérine. Laisser les enfants essayer. Puis ajouter de la glycérine. Qu’est-ce qu’ils constatent? Les bulles durent plus longtemps.

La recette que je préfère est celle-ci :

Une tasse de savon : soit Dawn (bleu), Ivory ou Joy (jaune)

Douze tasses d’eau

Un quart de tasse de glycérine

Il est préférable de laisser la mixture reposer pendant une nuit, mais on peut aussi l’utiliser tout de suite..

Ne jetez pas le liquide qui reste, il s’améliore avec le temps.

 

On pourrait aussi comparer différents mélanges du commerce pour en voir l’efficacité au niveau de la durée.

On pourrait aussi comparer la durée des bulles lorsqu’il fait chaud et sec ou humide. Les bulles préfèrent l’humidité. C’est là qu’on pourra faire les plus grosses bulles.

-          Qu’est-ce que la tension de surface

Si vous avez déjà fait un «flat» dans une piscine vous savez déjà ce qu’est la tension.

Une petite expérience avec des trombones et du papier buvard va démontrer la plus ou moins grande résistance des tensions de surface :

Dans in bol peu profond, mettre de l’eau. Ensuite ajouter un morceau de papier buvard sur lequel vous ajouterez délicatement un trombone. Qu’est-ce qui se passe? Le papier buvard  coule mais le trombone reste à flot. La tension de surface de l’eau supporte le trombone mais le papier s’est imbibé d’eau et à été vers le fond. Combien de trombones, la surface est-elle capable de soutenir?

Il y a des insectes comme les araignées d’eau qui réussissent à marcher sur cette pellicule formée par la surface de l’eau.

 

Mais si on ajoute un jet de détergent, qu’est-ce qui arrive? Le trombone tombe au fond immédiatement. Le savon a réduit la tension et la surface n’arrive plus à soutenir le trombone

 

Les bulles sont-elles toujours toutes rondes?

Si j’utilise un outil plat, triangulaire ou carré ou en cœur, cela va-t-il en changer la forme? Non.

C’est dû au fait que la peau du savon va toujours essayer d’enclore l’air dans la plus petite surface possible et la sphère est la forme géométrique qui peut accueillir le plus grand volume d’air dans la plus petite surface.

Par contre d’autres formes sont possibles.

Est-ce que je peux faire une bulle aux côtés carrés?

La réponse est oui :

On peut aussi faire un cube, en trempant un cube dans le liquide sur ses six surfaces.

Photo 1

La confection de dômes

Avec un paille et du savon sur un plateau.

On pourra mesurer la grandeur des bulles sans les faire éclater si on trempe la règle dans le savon.

On peut aussi à l’intérieur des dômes essayer de faire des dômes plus petits avec une paille trempée dans le liquide.

Photo Chicago Museum

 On peut même y mettre des objets (une petite auto ou toute autre chose) qu’on aura préalablement bien trempé dans la solution.

Peut-on faire une bulle dans une autre bulle?

Toujours avec un entonnoir et une paille. Tremper l’entonnoir dans la solution, souffler une première bulle. Fermer l’entrée avec votre doigt. Bien tremper toute la paille dans le liquide puis l’insérer doucement vers le bas dans la bulle.

Peut-on souffler des bulles, juste avec nos mains?

Oui,  soit en formant un rond avec notre pouce et  l’index, soit en rejoignant nos deux pouces vers le bas et nos indexes vers le haut pour former un cercle. Puis tremper vos mains dans la solution et soufflez doucement. Si vous voulez que la bulle s’envole, réduire l’espace entre vos doigts lentement.

Peut-on se passer une bulle de l’un à l’autre

Oui, si on se passe d’abord les mains dans le savon.

Quelles couleurs voit-on dans les bulles?

Rouge, vert, jaune, bleu orange.

C’est à cause de la réfraction de la lumière.

 Les changements observés viennent de la surimposition des rayons sur le devant et l’arrière du film (elles interfèrent).

Les couleurs vont dépendre de l’épaisseur du film et disparaissent quand le film devient trop fin.

On pourra en profiter pour parler des couleurs de l’arc  en ciel

 

Est-ce que les enfants peuvent se voir dans les bulles?

Les bulles reflètent ce qu’il y a autour d’elles, alors oui les enfants peuvent s’y voir.

 

Comment faire des bulles géantes?

Il existe sur le marché des ronds avec des bacs qui permettent de faire de grosses bulles.

On remarquera que les grosses bulles ne sont pas des sphères parfaites.

Pour voir un enfant en action, voir : https://youtu.be/gHPKlnutm1g?si=FYGjK83BD3JEKrPD

Il y a aussi la méthode de la corde et des bâtons qui fonctionne très bien : deux cordes sont attachées à deux bâtons et forment comme un cadre.

On peut aussi utiliser deux pailles dans lesquelles on fait passer une corde.

On peut même envelopper une personne dans une bulle.

D’autres découvertes :

-          Cet enfant a trouvé qu’il pouvait faire tourner une bulle autour de la paille.

-          Si on met une bulle sur une petite tasse, dans un pot fermé, elle peut durer une journée et plus, se transformant peu à peu.

-          En enfilant une mitaine trempée dans la solution comme raquette, on peut s’échanger des bulles comme au tennis.

-          En attachant des cordes pour faire un cercle, on peut, dehors, à plusieurs, tremper les cordes dans la solution  puis tirer doucement vers l’extérieur pour faire un rond et transformer le savon en faire une couverture (qu’on peut agiter doucement de haut en bas, en trampoline sur laquelle faire rebondir une bulle, ou faire une grande bulle.

-          Faire un pont de bulles entre deux contenants. On prend deux verres sur lesquels on souffle une bulle avec une paille puis on rapproche les bulles et avec une paille on promène celle-ci d’une bulle à l’autre. Cela va soit coller les deux bulles ensemble avec une paroi entre les deux ou faire comme un tunnel.

-          Ou bien avec deux ronds. Faire d’abord une bulle sur un des ronds puis mettre l’autre rond bien mouillé sur la bulle et les séparer doucement.

-          Pour d’autres expériences, voir la référence ci-dessous

 

Le Matériel

On peut permettre aux enfants de trouver des objets dans leur environnement avec lesquels ils pensent pouvoir faire des bulles. Voici une série d’objets que des enfants ont trouvés pour essayer :

On a: les poignées des ciseaux, un ouvre-bouteille, le couvercle d’un pot Masson, une grosse pince pour les feuilles, un bracelet, un élastique pour les cheveux, un élastique des tubes, des anneaux à rideaux et à rideau de douche, des porte-clefs, un mousqueton, un rouleau de papier collant vide, des wikki stix, des cure-pipes, un gros bouton, des tuiles magnétiques (magformers), des formes de pâte à modeler, un anneau le trou dans une règle ou un bâtonnet de plastique, un bouchon de bouteille, des entonnoirs, etc.).

On va leur fournir une variété d’outils possibles et les laisser comparer les résultats :

Grosses pailles (on peut couper le bout en croix d’un cm. et aplatir les bords vers l’extérieur

 Verres en styromousse dans lesquels on insère une paille, pipes en plâtre,

Instruments du commerce,

 Porte manteaux en fer qu’on met en rond, petits cerceaux,

Plateaux,

 Bacs pour le savon,

Des bâtons avec des cordes

Du fil de fer vert de jardinières qui va permettre de faire ses propres formes 

On pourrait ajouter : le plastique reliant les cannettes de soda,  des tubes de papier, de la broche à poule, des moustiquaires, des cuillères avec des trous, des boîtes de conserve,…

 

Conclusion

Quand les enfants explorent la confection de bulles ils font de la chimie et de la physique (résistance des matériaux) et des mathématiques.

En utilisant une telle démarche: questionnement, observation, hypothèse, vérification de l’hypothèse, essai et erreur, résolution de problème, comparaisons,  les enfants exercent leur esprit scientifique. Ils seront initiés à la mesure, aux quantités.

Ils vont aussi améliorer leur souffle, un aspect important du langage et de la santé pulmonaire. Ils vont faire de la motricité fine en manipulant toutes sortes d’objets mais aussi de la motricité globale en courant pour attraper des bulles.

Ils vont s’étonner face à l’apparition et la disparition de celles-ci. Et exercer leur capacité de persévérance.

Ils seront exposés à l’impermanence des choses et la notion de durée.

Ils vont aussi développer leur langage en intégrant du nouveau vocabulaire et leur sens esthétique devant ces couleurs chatoyantes.

Références :

1.      Bubble Builder, Experiment Manual, Thames et Kosmos 2003

2.      Stein David. How to make Monstrous, Huge, and Unbelievably Big Bubbles. Klutz CA.

3.      Witkowski Nicolas Petite métaphysique des jouets. Éloge de l’intuition enfantine. Chapitre : Des Bulles de lumière. Éditions de la Martinière

4.      Zubrowski Bernie, Bubbles, Musée des enfants de Boston

Note : les photos sont signées Anne Mauffette à moins d’être identifiées autrement.