Разкрита е 400-годишната загадка на сълзите на принц Рупърт (видео)

Защо свръхздравите капки стъкло, известни като сълзи или капки на принц Рупърт, се взривят, ако им се счупи "опашката" - това разкри наскоро международен екип учени. Оказа се, че тогава се появява пукнатина, проникваща в центъра на "сълзата", където стъклото изпитва силно напрежение на опън, съобщава Phys.org. 

Резултатите от изследването са публикувани в Applied Physics Letters.

Когато през XVII век принц Рупърт донася в Англия първите стъклени капки, те предизвикват всеобща почуда. Капките имат много висока якост на "главата", която не може да бъде разбита дори с чук, но ако се счупи краят на крехката опашка, цялата структура ще експлодира.

^{Изключителната здравина на капката на принц Рупърт - разбива се куршум в "главата" й.}

През 1994 г. двама учени - Шринивасан Чандрасекар (Srinivasan Chandrasekar) от Университета Пърдю и Мунавар Шудри (Munawar Chaudhri) от Университета в Кеймбридж, използвайки високоскоростна фотография, наблюдават процеса на "експлозия" на капките. От своите експерименти те заключават, че повърхността на всяка капка изпитва огромно напрежение на натиск, а вътрешността - огромно напрежение на опън. Така че капката е в състояние на неустойчиво равновесие, което лесно може да бъде нарушено от счупване на опашката.

Остава въпросът обаче как напрежението се разпространява в цялата капка на принц Рупърт. 

Новото проучване показва, че напрежението на натиск в повърхността на "сълзата" е 700 MPa или 7000 пъти атмосферното налягане (над 7 тона на кв. см). Този повърхностен слой, подложен на натиск, е тънък около 10% от диаметъра на главата на капката. Както обясняват учените, тези стойности дават на главата на капчицата много висока якост на разрушаване.

Изследователите откриват, че за да се разруши, е необходимо да се създаде пукнатина, която да проникне в сърцевината, подложена на опън. Обикновено пукнатините се разпространяват по повърхността на "сълзата" и не могат да навлязат във вътрешната зона.

Най-лесният начин да се разруши капка е да се повреди опашката, тъй като на това място може да се даде възможност на пукнатините да навлязат в зоната на напрежение.

Като цяло, учените смятат, че резултатите най-накрая обясняват голямата здравина на капките на принц Рупърт.

"Работата напълно обяснява защо главата на капката е толкова здрава", коментира Шудри за Phys.org. "Вярвам, че сега сме решили повечето от основните аспекти в тази област. Все пак могат да се появят неочаквано нови въпроси"

Още по темата

06/03/2017

Физика

Защо се взривяват замръзващите капки вода (видео)

22/01/2017

Физика

Сълзите на принц Рупърт (видео)