0 просмотренных постов скрыто
Капля Руперта - застывшие капли расплавленного стекла
Затвердевая, такое стекло приобретает особую устойчивость к механическим воздействиям. Но если чуть надломить хвостик, оно сразу рассыпется в пыль.
Попадая в холодную воду, капля расплавленного стекла начинает быстро охлаждаться. Охлаждаясь, стекло переходит в твёрдое состояние и начинает сжиматься. С одной стороны, остывшие внешние слои сжимают каплю, с другой стороны раскалённое, ещё не успевшее остыть ядро её наоборот расширяют, занимая больший объём. В этот момент образуются очень тесные межмолекулярные связи и увеличивается плотность сжатых слоёв. Когда внутренняя температура капли снижается и ядро начинает остывать, оно тоже начинает сжиматься и застывать, но теперь ему оказывает сопротивление внешний уже застывший слой. В итоге между слоями образуется огромное механическое напряжение.
Проводя исследования, учёным удалось выяснить, что сила сжатия внешней оболочки превышает атмосферное давление в 7000 раз, при том, что верхний слой очень тонкий и составляет всего 10% от всего тела капли.
Показать полностью
Батавские слёзки против гидравлического пресса
Батавские слёзки (в честь Батавии — старого названия Голландии), также болонские склянки, капли принца Руперта (англ. Prince Rupert's drops) — застывшие капли закалённого стекла, обладающие чрезвычайно высокими внутренними механическими напряжениями.
Показать полностью
Батавские слёзки, также болонские склянки, капли принца Руперта
Застывшие капли закалённого стекла, обладающие чрезвычайно высокими внутренними механическими напряжениями.
Когда стекло прочнее пули, но есть один нюанс | Феномен капли принца Руперта
Все мы знаем, что стекло хрупкое, но в тоже время при специальной обработке может быть и прочнее металла. Но оно никогда не сочетает в себе прочность и хрупкость одновременно. Кроме феномена стеклянной капли Руперта которая может выдержать давление в десятки тонн и попадание пистолетной пули – но одновременно с этим она очень хрупкая.
Видеоверсия, для тех кто предпочитает смотреть\слушать:
Когда они появились?
Вероятнее всего, подобные стеклянные капли были известны стеклодувам с незапамятных времён, однако внимание учёных они привлекли довольно поздно: где-то в середине 17 века, когда Принц Руперт вернулся после долгого изгнания в Англию и привез с собой необычные стеклянные капли, которые преподнес Карлу II. Король передал их для исследований в Лондонское королевское общество, чтобы разгадать их тайну, но ученые так и не нашли ответа. Что же так будоражило всех, кто видел этот стеклянный феномен, и продолжает удивлять до сих пор?
Принц Руперт и Карл II (слева на право):
«Батавские слёзки»:
В 17-м веке, прежде чем появилось название "капли принца Руперта", они были известны как "Батавские слёзки" (Батавия — старое название Нидерландов), потому что впервые они начали массово изготовляться именно там.
Технология изготовления капли принца Руперта чрезвычайно проста: нужно лишь взять ведро холодной воды и капнуть туда расплавленным стеклом. После того, как стекло остынет, получится изделие в виде капельки. Казалось бы, вся эта процедура крайне проста. Тем не менее, "Батавские слёзки" обладают очень интересным свойством.
Пример производства капли Руперта:
Они сочетают в себе парадоксальные, на первый взгляд, качества. Капля Руперта является одновременно невероятно прочной и невероятно хрупкой. "Головка" получившегося головастика на удивление крепкая: ее практически невозможно разбить молотком или другим подручным инструментом, а под гидравлическим прессом она может выдержать десятки тонн, в зависимости от размера. Но если хоть чуть-чуть поцарапать хвостик или надломить его, вся капля взорвется на крохотные осколки.
Капля Руперта vs..38 Smith & Wesson Special:
Как это работает?
Чтобы объяснить это явление, исследователи изучили распределение напряжения внутри капли.
Когда капля расплавленного стекла попадает в воду, то её внешний слой охлаждается так быстро, что структура стекла не успевает перестроиться, и соответствующее изменение объёма мало́. Во время остывания внутреннее стекло сильно сжимается, приводя в конечном итоге к огромному накоплению механического напряжения внутри капли.
В результате сердцевина оказывается растянута, а внешний слой — сжат. Иначе говоря, во внутренней части остывшей капли действуют механические напряжения растяжения, а во внешней части — напряжения сжатия.
Посмотрев на каплю через поляризатор, можно "увидеть" все это накопленное напряжение:
Для разрушения капли необходимо, чтобы трещины проникли в ее сердцевину. Обычно они распространяются вдоль поверхности «слезы» и не могут попасть в зону растяжения, что объясняет прочность стекла. Однако в том случае, если трещина образуется при разрушении «хвоста», то она доходит до центра капли и провоцирует эффектный взрыв.
Пример с расчётами скорости взрыва капли Руперта:
Спасибо, что уделили время.
P.S. Если, кто-то делал сам капли принца Руперта, будьте добры, расскажите об этом в комментарии или постом
Показать полностью
7
1