Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Interactions between liquid jets and soap film

Ullstad, Felicia LU (2013) FYSK01 20131
Department of Physics
Abstract
The interaction between thin jets of water and soap films have been studied. The experiments conducted for this thesis are the first done on jet - soap film interaction with different liquids in the two components. The results are very different from earlier studies where the same liquid was used for both components.
Two behaviors were found for the interaction, depending on the incident angle between the incoming jet and soap film and the We number. For low incident angles the jet is bent by the soap film, making it possible to define an index of refraction for the soap film. The bending of the jet done by the soap film increases rapidly when approaching a We number of zero. For We numbers higher than five the jet passes through the film... (More)
The interaction between thin jets of water and soap films have been studied. The experiments conducted for this thesis are the first done on jet - soap film interaction with different liquids in the two components. The results are very different from earlier studies where the same liquid was used for both components.
Two behaviors were found for the interaction, depending on the incident angle between the incoming jet and soap film and the We number. For low incident angles the jet is bent by the soap film, making it possible to define an index of refraction for the soap film. The bending of the jet done by the soap film increases rapidly when approaching a We number of zero. For We numbers higher than five the jet passes through the film without changing direction. For high incident angles and low We number (≤ 1) the jet rebounds on the film, in analogy with total reflection in optics.
The lifetime of the film is measured for different jet speed leading to the conclusion that there is mass exchange between the jet and film. This makes experiments impossible to perform at We ≥ 17, corresponding to a speed of 1.2 m/s. At this speed the soap film breaks before measurements can be done. (Less)
Abstract (Swedish)
Felicia Ullstad

Såphinnor och vattenstrålar

Såphinnor är ett väl studerat fenomen inom fysiken. De studeras som ett skolboksexempel på tunnskiktsinterferens och används mycket ofta för att demonstrera att minimering av ytor. Tunna vätskestrålar är också ett välutforskat område, då de kan användas till allt från bestrutning, i bläckskrivare till att skära i stål. Kombinationen av såphinnor och tunna vätskestrålar är däremot knappt undersökt tidigare.

Vi har skjutit tunna vattenstrålar med olika fart och vinkel mot såphinnan.
I figur 1 demonstreras vad som händer när farten på vattenstrålen ändras. Bilderna är tagna snett under såphinnan och den inkommande vattenstrålen kan ses svagt genom hinnan tillsammens med en reflekterad bild... (More)
Felicia Ullstad

Såphinnor och vattenstrålar

Såphinnor är ett väl studerat fenomen inom fysiken. De studeras som ett skolboksexempel på tunnskiktsinterferens och används mycket ofta för att demonstrera att minimering av ytor. Tunna vätskestrålar är också ett välutforskat område, då de kan användas till allt från bestrutning, i bläckskrivare till att skära i stål. Kombinationen av såphinnor och tunna vätskestrålar är däremot knappt undersökt tidigare.

Vi har skjutit tunna vattenstrålar med olika fart och vinkel mot såphinnan.
I figur 1 demonstreras vad som händer när farten på vattenstrålen ändras. Bilderna är tagna snett under såphinnan och den inkommande vattenstrålen kan ses svagt genom hinnan tillsammens med en reflekterad bild av den utgående vattenstrålen.

Figur finns i supplementary material.

Figur 1: A: Vattenstråle som går igenom såphinnan. B: Längre fart på vattenstrålen ger en större utgående vinkel. C: Ännu lägre vattenfart gör att strålen absorberas tillfälligt i hinnan. D: Lägre fart gör att strålen reflekteras mot hinnan

De olika fenomen som uppkommer i figur 1 kan förklaras främst med hjälp av ytspänning, hydrofobicitet och den inkommande strålens hastighet.
När vattenstrålens fart sjunker så är det lättare för strålen att interagera med såphinnan. Vid tillräckligt låga farter kan strålen inte passera genom hinnan utan fastnar i hinnan eller reflekteras. Reflektionen är ett fenomen som inte studerats tidigare och tros bero på att såphinnans yta är hydrofobisk vilket tillåter strålen att studsa mot hinnan. Hydrofobiciteten tros även vara orsak till varför det kan vara svårt att observera hur vattenstrålen fångas av hinnan.

Handledare: Johan Zetterberg
Examensarbete 15 hp, vt 2013
Fysiska institutionen, Lunds Universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Ullstad, Felicia LU
supervisor
organization
course
FYSK01 20131
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
soap, soap film, jet, water jet, weber, index of refraction, jet and film
language
English
id
3917542
date added to LUP
2013-07-09 00:35:48
date last changed
2013-08-30 03:39:08
@misc{3917542,
  abstract     = {The interaction between thin jets of water and soap films have been studied. The experiments conducted for this thesis are the first done on jet - soap film interaction with different liquids in the two components. The results are very different from earlier studies where the same liquid was used for both components.
Two behaviors were found for the interaction, depending on the incident angle between the incoming jet and soap film and the We number. For low incident angles the jet is bent by the soap film, making it possible to define an index of refraction for the soap film. The bending of the jet done by the soap film increases rapidly when approaching a We number of zero. For We numbers higher than five the jet passes through the film without changing direction. For high incident angles and low We number (≤ 1) the jet rebounds on the film, in analogy with total reflection in optics.
The lifetime of the film is measured for different jet speed leading to the conclusion that there is mass exchange between the jet and film. This makes experiments impossible to perform at We ≥ 17, corresponding to a speed of 1.2 m/s. At this speed the soap film breaks before measurements can be done.},
  author       = {Ullstad, Felicia},
  keyword      = {soap,soap film,jet,water jet,weber,index of refraction,jet and film},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Interactions between liquid jets and soap film},
  year         = {2013},
}