Мыльные пузыри создаются путем дуновения воздуха через слой жидкости, обычно состоящего из мыла и воды. Как только пузырь формируется, на нем начинается работа гравитации, каждая его частица стремится к центру масс. В результате пузырь принимает форму, наиболее близкую к сферической.
Существует несколько аспектов, объясняющих это явление. Первая причина – сила поверхностного натяжения. Жидкость пытается минимизировать поверхность, на которой ее молекулы соприкасаются с воздухом, так как межмолекулярные силы уменьшаются. Сила поверхностного натяжения стремится уменьшить поверхность мыльного раствора, что и формирует пузыри в форме шара. Это происходит из-за того, что край пузыря – это тот участок, где поверхностное натяжение создает сильнейшие силы, что определяется законами капиллярности. Для того, чтобы поверхность пузыря была возможнее маленькой, приближенной к сфере, мыльный раствор должен соприкасаться как можно меньшим участком поверхности.
Кроме того, эта форма получается также благодаря силам давления. Когда воздух, заполняющий наш пузырь, перемещается в пространстве, происходит разность давлений на внешнюю и внутреннюю поверхности пузыря. Чтобы достичь равновесия, нарушившегося из-за этой разницы, пузырь стремится принять форму, аналогичную форме сферы.
Также стоит упомянуть, что в течение всего процесса создания пузыря, инерционные силы воздействуют на каждую частицу в замкнутом пространстве. Путем сильного сжатия, особенно воздушной части замкнутого пространства внутри пузыря, пузырь получает форму близкую к сферической.
В целом, можно сказать, что круглая форма мыльных пузырей является результатом баланса между давлением воздуха, силой поверхностного натяжения и инерционными силами. Большинство жидкости и многие газы стремятся принимать именно такую форму благодаря этим факторам.