4.5 (90%) 2 głosy
Dziś znalazłem dla Was coś nowego i interesującego, choć może to tylko dla mnie, ale na pewno będzie interesujące dla każdego - dropy Prince Rupert. Zastanówmy się, czym są te krople i dlaczego są interesujące ...
Krople Prince Rupert to szklane krople z cienkim ogonkiem, które powstają w wyniku zanurzenia stopionego szkła w wodzie. I ciekawostką jest to, że prawie nie da się ich zmiażdżyć, zdeptać, rozbić czy zniszczyć w jakikolwiek inny dostępny dla ludzi sposób, ale dotyczy to tylko samej kropli, ale ma też cienki ogonek, w którym podatność rzeczy pozornie niezniszczalnej jest ukryte, a jeśli pęknie, to następuje prawdziwa eksplozja szkła. Przekonaj się, jak bezskutecznie próbują zmiażdżyć kroplę księcia Ruperta prasą hydrauliczną:
i jak łatwo wybucha, gdy cienka końcówka jest uszkodzona:
Cóż za ciekawy efekt?
Zobaczmy, jak uzyskuje się tak interesujący wynik? Aby to zrobić, musisz zrozumieć, w jaki sposób uzyskuje się krople Prince Rupert.
Aby zrobić krople Prince Rupert, stopione szkło należy umieścić w wodzie. Gdy roztopione szkło dostanie się do zimnej wody, bardzo szybko zestala się przy jednoczesnym nagromadzeniu ogromnych naprężeń wewnętrznych. Co więcej, chłodzenie następuje przynajmniej szybko, ale nie natychmiastowo, dlatego gdy warstwa wierzchnia już ostygnie, zestaliła się i zmniejszyła objętość, wewnętrzna część kropli, nazwijmy ją rdzeń, jest nadal w stanie ciekłym i stopionym .
Ponadto rdzeń zaczyna się ochładzać i kurczyć, ale wiązania międzycząsteczkowe z już utwardzoną warstwą zewnętrzną zapobiegają jego kurczeniu, w wyniku czego po ochłodzeniu rdzeń zajmuje większą objętość niż gdyby był chłodzony w postaci swobodnej.
Z tego powodu na granicę warstwy zewnętrznej i rdzenia działają siły o przeciwnym kierunku, które ciągną warstwę zewnętrzną do wewnątrz i rdzeń na zewnątrz i wytwarzają odpowiednio naprężenie ściskające dla warstwy zewnętrznej i naprężenie rozciągające dla warstwy wewnętrznej. rdzeń. W efekcie mamy ogromne naprężenia wewnętrzne, które sprawiają, że kropla jest bardzo mocna, ale jednocześnie każde uszkodzenie warstwy zewnętrznej prowadzi do naruszenia konstrukcji i eksplozji szkła, ale ponieważ najcieńszym miejscem jest ogon , to dzięki niemu można zniszczyć zewnętrzną warstwę, aby uzyskać tak piękną eksplozję, jak na wideo powyżej lub na poniższym zdjęciu:
A ten film jest dla tych, którym łatwiej jest postrzegać informacje wideo niż czytać wiele liter:
Krople księcia Ruperta po raz pierwszy odkryto w Niemczech w 1625 r., ale jak często panowała opinia, że odkryli je Holendrzy, a może brzmiało to piękniej, bo wszystko, co obce, wzbudza większą ciekawość, te czasy się nie zmieniają, stąd drugie imię dla tych kropli - holenderskie łzy.
A tutaj książę Rupert pyta czytelnika? Faktem jest, że książę Rupert, książę brytyjski, był osobą, która przywiozła te krople do Anglii i podarowała je angielskiemu monarchowi Karolowi II. Królowi bardzo spodobały się ciekawe szklane krople i przekazał je do badań Brytyjskiemu Królewskiemu Towarzystwu Naukowemu. Na cześć tych wydarzeń ciekawe krople zaczęto nazywać kroplami księcia Ruperta, a nazwa ta doskonale zachowała się do dziś. Oto żywy przykład tego, jak można przejść do historii, po prostu dając ciekawą rzecz odpowiedniej osobie.
Co ciekawe, sposób robienia holenderskich łez przez długi czas był utrzymywany w tajemnicy, a jednocześnie sprzedawano je jako ciekawe zabawki na jarmarkach i jarmarkach.
Czytam, co piszą o księciu Rupercie, jego biografia jest dość ciekawa, był zaangażowany w dużą liczbę wydarzeń historycznych, ale to raczej temat na osobny wpis.
Kiedy skończyłem post, znalazłem ciekawy i trafny film na ten temat, w którym cały proces jest pokazany od początku do końca - od stworzenia kropli Księcia Ruperta, po szklaną eksplozję:
Teraz temat zrzutu Księcia Ruperta jest w pełni ujawniony i można śmiało pochwalić się tą wiedzą w firmie lub nawet zrobić takie zrzuty (tylko bądź ostrożny). To wszystko na dziś, do zobaczenia wkrótce!
Łzy batawskie czy flaszetki bolońskie, a także krople księcia Ruperta to utwardzone krople z hartowanego szkła o niezwykle trwałych właściwościach. Zostały sprowadzone do Anglii przez księcia Ruperta z Palatynatu w połowie XVII wieku. Jednocześnie przyciągnęły baczną uwagę naukowców.
17095 1 4 18
Najprawdopodobniej takie szklane krople były znane dmuchaczom szkła od niepamiętnych czasów, ale przyciągnęły uwagę naukowców dość późno: gdzieś w połowie XVII wieku. Pojawili się w Europie (według różnych źródeł w Holandii, Danii czy Niemczech). Technologia robienia „łez” była utrzymywana w tajemnicy, ale okazała się bardzo prosta.
Jeśli wrzucisz stopione szkło do zimnej wody, otrzymasz kroplę w kształcie kijanki z długim, zakrzywionym ogonem. Jednocześnie kropla ma wyjątkową siłę: jej „głową” można uderzyć młotkiem i nie pęknie. Ale jeśli złamiesz ogon, kropla natychmiast rozpadnie się na małe fragmenty.
Na kadrach zarejestrowanych przy użyciu szybkich fotografii widać, że front „wybuchu” porusza się kropla po kropli z dużą prędkością: 1,2 km/s, czyli prawie 4 razy większą niż prędkość dźwięku.
W wyniku gwałtownego ochłodzenia szklana kropla doświadcza silnych naprężeń wewnętrznych, co powoduje takie dziwne właściwości. Zewnętrzna warstwa kropli stygnie tak szybko, że szklana struktura nie ma czasu na odbudowę. Rdzeń jest rozciągany, a warstwa zewnętrzna jest ściskana. Podobnie uzyskuje się szkło hartowane - nie ma ono jednak ogonka, za który tak łatwo można rozbić muszlę.
Angielska szlachta XVII wieku uchodziła za dociekliwą i nie stroniła od nauki. Król Karol II zmarł nawet z powodu swojej pasji do alchemii: już w naszych czasach w jego włosach znaleziono rtęć w stężeniu niezgodnym z życiem. Kuzyn Karola II, książę Rupert, słynął z pasji do naukowych ciekawostek, zarówno teoretycznych, jak i praktycznych.
Ten książę Rupert, znany również jako książę Ruprecht von der Palatinate, przywiózł do Londynu odlewy szklane w postaci kropli z długimi skręconymi ogonami. Przedstawiając je królowi w prezencie, Rupert powiedział, że jest to niedawny wynalazek niemiecki, a siła kropli szkła przewyższa wytrzymałość stali.
Rupert ukrył przed królem metodę produkcji, powołując się na ignorancję. Chociaż teraz rozumiemy: książę milczał wyłącznie ze względu na większą tajemnicę ...
Karol II przekazał otrzymane krople do analizy Królewskiemu Towarzystwu Naukowemu. Od tego momentu zaczęła się chwała kropli Ruperta.
Siła szklanych kropli Ruperta była jednak nierówna. O ile główka kropli mogła wytrzymać jakikolwiek cios, ogon - zwłaszcza czubek ogona - był bardzo wrażliwy. Najdziwniejsze jest to, że zniszczenie ogona doprowadziło do natychmiastowego rozpadu całego odlewu szklanego! Do tego wybuchowy rozpad, z natychmiastowym rozrzuceniem najmniejszych fragmentów!
Członkowie Królewskiego Towarzystwa Naukowego wysyłali listy z pytaniami o naturę niezwykłego szkła we wszystkich dostępnych granicach. Popularność niezwykłej zabawki wśród londyńskiej szlachty zaczęła rosnąć. Książę Rupert zrobił dobry interes, sprzedając niesamowite szklane krople za wysoką cenę, a następnie zacieśniając więzy ciekawymi prezentami.
Wkrótce sytuacja zaczęła się wyjaśniać…
Według informacji otrzymanych od Holendrów Duńczycy zaczęli bawić się zrzutami Ruperta przed Niemcami - jednak tajemnica wykonywania trwałych odlewów szklanych trafiła do Danii z Włoch. Całe południe Europy zna je jako „kolby bolońskie” i nie widzi nic trudnego w robieniu kropli ze szkła.
Po serii eksperymentów naukowcy z Royal Society of London ustalili: aby uzyskać najbardziej udane krople Ruperta, szkło powinno być tak czyste, jak to możliwe i podgrzewane nie wyżej niż do stopnia całkowitego zmiękczenia - w przeciwnym razie kropla wpadająca do wody jest pokryta pęknięciami.
Zadowolony z tego...
Gwałtowne schłodzenie kropli szkła w medium skutecznie obniżającym temperaturę prowadzi do zagęszczenia zewnętrznych warstw korpusu, ściśnięcia szyku z jednoczesnym rozciąganiem jeszcze gorącego rdzenia odlewu.
Siła dropu Ruperta wcale nie jest nieograniczona i tylko czterokrotnie mocniejsze od szkła produkowanego przy użyciu konwencjonalnych technologii. Jednak wskaźniki wytrzymałości w dużym stopniu zależą od składu wsadu szklanego, a gęste szkło kwarcowe w postaci hartowanej i kroplowej jest rzeczywiście w stanie wytrzymać uderzenia młota kowala.
Ale tylko jeśli nie trafisz w cienki, delikatny ogon kropli Ruperta!
Dlatego nawiasem mówiąc, w antycznej Europie kropla Ruperta z przyjemnością szybko migruje z kategorii zabawnych ciekawostek do kategorii niebezpiecznej rozrywki.
Współcześni eksperymentatorzy nie przerywają eksperymentów z kroplami Ruperta. Szczególnie spektakularne są próby zniszczenia szklanych kropli strzałem z karabinu. Miękki ołowiany pocisk uderza w łeb kropli Ruperta z siłą znacznie większą niż młot kowala, ale kula nie może rozbić szkła hartowanego.
Fala uderzeniowa powstająca w masie szklanej okazuje się fatalna dla cienkiego ogona kropli Ruperta. Kiedy impuls oscylacyjny przechodzi przez cienkie szkło, powstają szybko rozszerzające się pęknięcia. Przy prędkości większej niż 1 km/s pęknięcia narastają w całym korpusie kropli, mnożą się, rozszerzają i faktycznie eksplodują szkło.
Niebiesko-czerwone błyski tryboluminescencji zanikającej kropli Ruperta są esencją jarzenia atomów gazów atmosferycznych, wzbudzanych słabymi wyładowaniami elektrycznymi. Cząsteczki wytwarzają energię elektryczną
) lub „Duńskie łzy”. Głowica opadowa jest niesamowicie mocna, bardzo trudno ją mechanicznie uszkodzić przez ściskanie: nie szkodzą jej nawet silne uderzenia młotkiem lub prasa hydrauliczna. Warto jednak lekko złamać kruchy ogonek, a cała kropla rozpadnie się na drobne fragmenty w mgnieniu oka.
Tę ciekawą właściwość szklanej kropli odkryto po raz pierwszy w XVII wieku, albo w Danii, albo w Holandii (stąd ich inna nazwa - łzy batawskie) lub w Niemczech (źródła są sprzeczne), a niezwykły drobiazg szybko się rozprzestrzenił. Europa jako śmieszna zabawka. Kropla otrzymała swoją nazwę na cześć naczelnego wodza angielskiej kawalerii królewskiej Ruperta z Palatynatu, popularnie zwanego księciem Rupertem. W 1660 r. Rupert z Palatynatu powrócił do Anglii po długim wygnaniu i przywiózł ze sobą niezwykłe szklane krople, które podarował Karolowi II, który przekazał je do badań Royal Society of London.
Technologia wykonania kropli przez długi czas była utrzymywana w tajemnicy, ale w końcu okazała się bardzo prosta: wystarczy wrzucić stopione szkło do wiadra z zimną wodą. W tej prostej technologii tkwi sekret siły i słabości kropli. Zewnętrzna warstwa szkła szybko zestala się, zmniejsza swoją objętość i zaczyna naciskać na wciąż płynny rdzeń. Gdy wewnętrzna część również się ochładza, rdzeń zaczyna się kurczyć, ale przeciwdziała temu już zamarznięta warstwa zewnętrzna. Za pomocą międzycząsteczkowych sił przyciągania utrzymuje ochłodzony rdzeń, który jest teraz zmuszony do zajmowania większej objętości, niż gdyby schładzał się swobodnie. W rezultacie na granicy między warstwami zewnętrzną i wewnętrzną powstają przeciwstawne siły, które ciągną warstwę zewnętrzną do wewnątrz i powstaje w niej naprężenie ściskające, a rdzeń wewnętrzny na zewnątrz, tworząc naprężenie rozciągające. W takim przypadku część wewnętrzna może nawet oderwać się od zewnętrznej, a następnie w kropli tworzy się bańka. Ta opozycja sprawia, że upadek jest mocniejszy niż stal. Jeśli jednak jego powierzchnia zostanie uszkodzona przez rozerwanie zewnętrznej warstwy, ukryta siła napięcia zostanie uwolniona i gwałtowna fala zniszczenia przetoczy się z miejsca uszkodzenia wzdłuż całej kropli. Prędkość tej fali wynosi 1,5 km/s, czyli pięć razy szybciej niż prędkość dźwięku w ziemskiej atmosferze.
Ta sama zasada leży u podstaw produkcji szkła hartowanego, które stosuje się na przykład w pojazdach. Oprócz zwiększonej wytrzymałości takie szkło ma poważną zaletę bezpieczeństwa: po uszkodzeniu rozpada się na wiele małych kawałków o tępych krawędziach. Zwykłe „surowe” szkło rozbija się na duże ostre fragmenty, które mogą poważnie zranić. Szkło hartowane w przemyśle motoryzacyjnym stosowane jest do szyb bocznych i tylnych. Szyba przednia do samochodów jest wielowarstwowa (triplex): dwie lub więcej warstw skleja się folią polimerową, która po uderzeniu utrzymuje fragmenty i zapobiega ich rozlatywaniu się.
Weronika Samotskaya
Łza księcia Ruperta, krople batawskie czy holenderskie, łza diabła to nazwy tego samego zjawiska fizycznego. Okrągła część takiej łzy to wytrzymałe szkło, a ogon to pięta achillesowa, która odrywając się, zamienia całą konstrukcję w pył.
Opinie dotyczące pochodzenia kropli księcia Ruperta są bardzo zróżnicowane. Niektóre źródła podają, że wynaleziono je w 1625 roku w Niemczech. Ale nazywa się je również „łzami batawskimi” i oto dlaczego.
Uważa się, że szkło jest dość delikatnym materiałem. Ale właściwość tych szklanych kropli jest taka, że nawet przy licznych uderzeniach młotka w zaokrągloną część nie pękają. Jednocześnie, jeśli podczas eksperymentu ta kropla zostanie umieszczona pod prasą na metalowej płytce, pozostanie na niej odcisk przypominający kroplę. Ale wystarczy tylko złamać czubek jej cienkiego ogona, a ona natychmiast eksploduje na milion maleńkich fragmentów.
Pomiędzy powłoką a rdzeniem powstaje bardzo silne naprężenie - kompresja na zewnętrznej warstwie i rozciąganie na wewnętrznej. Jeśli zanurzysz stopioną szklankę w zbyt zimnej wodzie, poziom napięcia osiągnie maksimum i pozwoli, aby wnętrze kropli oddzieliło się od zewnętrznej, tworząc bańkę.
To wewnętrzne siły naprężenia ściskającego i rozciągającego są odporne na każdą siłę uderzenia. Odrywając „ogon” kropli, zniszczymy wierzchnią warstwę, co pozwoli na pełne działanie wewnętrznego ciśnienia rozciągającego, a szklana kropla zostanie zdmuchnięta w pył. Ten wewnętrzny stres jest tak wielki, że eksplozja następuje dosłownie w jednej chwili. Dlatego podczas przeprowadzania eksperymentu koniecznie zaopatrz się w gogle.
Niedawno grupa naukowców z różnych części świata postanowiła „dojrzeć do sedna” prawdy i dowiedzieć się, dlaczego i jak dokładnie następuje eksplozja, gdy odrywa się ogon zrzutu księcia Ruperta.
Faktem jest, że gdy zewnętrzna powłoka jest uszkodzona, pojawia się pęknięcie, które wnika bezpośrednio w „serce” kropli, gdzie koncentruje się ta sama siła naprężeń.
Naukowcy odkryli również, że aby kropla księcia Ruperta mogła eksplodować, konieczne jest, aby pęknięcia dotarły do jej środka. Po uderzeniu młotkiem lub jakimkolwiek innym uderzeniu w głowicę, pęknięcia rozchodzą się po jej powierzchni, nie wnikając w wewnętrzną strefę naprężeń. To wyjaśnia siłę piłki. Gdy „ogon” zostanie zniszczony, pęknięcia udaje się przeniknąć do wewnętrznej części rozdarcia szkła, co pociąga za sobą eksplozję.
Na podobnej zasadzie produkuje się dziś szyby samochodowe. Oprócz tego, że jest trwalszy, ma jeszcze jedną ważną zaletę dla bezpieczeństwa pasażerów – w przypadku uszkodzenia kruszy się na małe kawałki o zaokrąglonych krawędziach. Surowe szkło pęka, tworząc ostre i duże fragmenty, które mogą poważnie zranić.
Szyby boczne i tylne wykonane są ze szkła hartowanego, natomiast szyby przednie wykonuje się poprzez sklejenie kilku warstw takiego szkła specjalną folią polimerową, która w razie wypadku w ogóle zapobiegnie ich rozerwaniu.
