איך לדקור בלון בלי לפוצץ אותו? – שתי שיטות

בניסוי הנוכחי נבצע קסם ידוע שמבוצע בדרך-כלל על ידי קוסמים (מחט בבלון) – בשתי שיטות שונות ונסביר מה העיקרון המדעי שעומד מאחוריו.

ציוד
בלון
שיפוד עץ דק (למשל מהסוג שמשמש לצלייה על גחלים / "על-האש")
ווזלין – לא חובה, אפשר להשתמש בסבון כלים במקום, ואפשר גם לוותר (אם כי ויתור יקטין את הסיכוי שהקסם יצליח).
נייר דבק / "סלוטייפ" (עבור השיטה השנייה בלבד)

          
מהלך הניסוי
את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

הסבר
הגומי שבבלון בנוי ממולקולות ארוכות ביותר – 'חוטים' (ברמה האטומית) – הקשורים זה לזה ביניהם, קצת בדומה לאופן בו ספגטי דביק נמצא בצלחת. המולקולות הארוכות הללו שייכות למשפחה כימית של חומרים המכונים "פולימרים" (פולי = הרבה, מר = יחידות, כלומר 'הרבה יחידות') – כי בעצמם בנויים ממולקולה / יחידה בודדת קצרה המחוברת לעצמה מאות אלפי פעמים, במין שרשרת ענקית. כאשר קיימים קשרים בין המולקולות הארוכות הם מכונים 'קשרי צילוב' – והם מה שהופכים פולימר מ'סתם' פלסטיק לחומר אלסטי כמו גומי, כי הם דואגים להחזיר את השרשראות המולקולריות חזרה למקומם אחרי מתיחה. אבל הם יכולים לעשות זאת רק עד גבול מסויים: כאשר כוחות המתיחה חזקים יותר מקשרי הצילוב – הם פשוט ישברו, השרשראות ייפרדו, והגומי יקרע.

כאשר מסתכלים על קצוות הבלון (ליד אזור הניפוח, ובדיוק בתחתית שממול) – רואים שהגומי שם בצבע קצת יותר כהה, וזה בגלל שהוא קצת יותר עבה במקומות אלה – יחסית לגומי שנמצא בהיקף (במרכז) הבלון, וזה בגלל שהגומי באזורי הקצה מתוח פחות מהגומי באזורי מרכז הבלון = הכוח המותח את הקצוות פחות חזק. זה מאפשר לשיפוד להכנס לבלון באזור הקצוות, להדחק בין המולקולות (הווזלין מסייע לכך) ואפילו לקרוע חלק מקשרי הצילוב, בלי שהבלון ימשיך ויקרע – וזה בגלל שבאזור העבה הזה נשארים עדיין מספיק קשרי צילוב שיכולים להחזיק את מולקולת הפולימר שבבלון יחדיו, ולא להיפרד (כלומר בלא שהבלון יקרע).

בצידי הבלון המתוח – העובי של הגומי דק, כלומר יש פחות מולקולות באיזור זה ופחות קשרי צילוב, ולכן כניסת השיפוד ששוברת קשרי צילוב מחלישה את האזור במידה כזו שקשרי הצילוב שנשארו לא מצליחים יותר לעמוד במתח שקייים, והבלון נקרע.

הסלוטייפ – מאפשר לדקור את הבלון גם בצדדיו מבלי להיקרע – הוא פשוט מהווה חיזוק לקשרי הצילוב בין המולקולות, ועוזר להם להחזיק את המולקולות במקומם, גם אם אחדים מהם נקרעים על ידי השיפוד. (בשיטת ה'סלוטייפ' – כדי להבטיח את הצלחת הקסם / ניסוי, יש להשתמש בפיסת סלוטייפ עבה וגדולה יחסית).

מאת: ד"ר אבי סאייג
מכון דוידסון לחינוך מדעי
מכון ויצמן למדע
 
  
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.