Мистерията На 400-Годишната Физика Се Пропуква

{h1}

Тайната на странните малки стъклени безделници, които показват забележителна сила и крехкост, най-накрая е решена.

Бележка на редактора: Тази история е актуализирана в 13:30 ч. Е.Т.

Загадката на мъничките стъклени сладкарски изделия, които могат да преживеят удар с чук, но все пак да се разрушат до козирите с най-малкото докосване до стъблото, най-накрая е решена.

Странните форми, наречени капки на принц Рупърт, създават загадка, която стихиира учени в продължение на 400 години.

"От една страна, главата може да издържи на удар, а от друга, опашката може да бъде счупена само с най-малкото натискане на пръста. В рамките на няколко микросекунди цялото нещо се разбива на фин прах с придружаващ остър шумолящ шум", изследване съавторът Шринивасан Чандрасекар, професор по индустриално инженерство и директор на Центъра за обработка на материали и трибология в университета Пърдю в Индиана, се казва в изявление.

Сега ново проучване разкрива, че главата на тези малки стъклени попови лъжички има такава несломима сила поради силите на натиск, действащи от външната страна на капките. Тези сили съперничат на силите на натиск в някои форми на стомана, установи проучването. [Тайнствената физика на 7 неща от всеки ден]

Стъклени куриози

Капките на принц Руперт за първи път придобиха широка известност през 1660 г., когато принц Рупен от Рейн (на Германия) донесе няколко от куриозите на английския крал Чарлз II. (Сълзните капки, които се получават чрез изливане на разтопена чаша в студена вода, вероятно са били известни на стъклодушите векове по-рано.) След това Чарлз ги предава на Кралското общество, което публикува първото си научно проучване на техните свойства през 1661 г.

Капките на принц Рупърт са странни малки стъклени сладкарски изделия, които могат да устоят на удар с чук в главата, но се разбиват с най-малкото натискане към опашката. Ново изследване разкри физиката зад странното явление.

Капките на принц Рупърт са странни малки стъклени сладкарски изделия, които могат да устоят на удар с чук в главата, но се разбиват с най-малкото натискане към опашката. Ново изследване разкри физиката зад странното явление.

Кредит: Тревър Малман / Университет Пърдю

През вековете учените се озадачиха над гатанката с капките на принц Рупърт. През 1994 г. Чандрасекар и колега използват високоскоростна камера, за да заснемат 1 милион кадъра в секунда от капките, докато те се разрушават. Кадрите разкриха, че мънички пукнатини, които се образуват в опашката, бързо се разпространяват в главата.

След като тези пукнатини достигнат достатъчно висока скорост (около 1,5 километра в секунда), те се разделят на две, каза Чандрасехар. Тогава тези две пукнатини достигат достатъчно висока скорост и се разделят на две и т.н. В крайна сметка цялата структура е напълно застигната от безброй миниатюрни пукнатини, каза той.

"Опашката ще се откъсне, но главата ще избухне на прах и тази част всъщност е доста зрелищна", каза Чандрасехар пред WordsSideKick.com.

Тази констатация обясни защо щракването на опашката разрушава структурата толкова лесно. От това разследване обаче учените се опитват да обяснят парадоксалната комбинация от сила и чупливост на тези стъклени безделници, но никога не са измислили задоволително обяснение на почти разрушителните свойства на главата. [18-те най-големи неразгадани мистерии във физиката]

Силна глава

В новото проучване Чандрасекар разчита на малко по-различна техника, наречена интегрирана фотоеластичност, за да разкрие загадките на главите на стъклените лъжички. Техниката изисква поставяне на обекта в басейн с вода и след това преминаване на поляризирани светлинни вълни или светлина, която е ориентирана в една равнина, през материала. Вътрешните напрежения вътре в материала променят поляризацията на светлината. Гледането на поляризацията на изходящите светлинни вълни чрез специални филтри разкрива вътрешните напрежения вътре в обекта - в случая главата на капката и опашката.

Оказа се, че главите на капките на принц Руперт поддържат изключително високи нива на натиск при натиск - около 50 тона на квадратен инч. (Компресивният стрес е силата на единица площ, която свива нещата заедно).

Тези напрежения се образуват, защото видът на стъклото, използвано в тези капки - което се разширява драматично с топлина - също се свива драстично, когато е изложен на студена вода. По време на процеса за приготвяне на тези капки разтопената чаша се потапя в студена вода. Когато чашата удари водата, външната част се охлажда по-бързо от вътрешната. След това външният слой на стъклото образува един вид "яке", което притиска вътрешността. Тъй като вътрешността все още се охлажда и тъй като общите сили, действащи в обекта, трябва да са равни на нула, главата формира опъващи напрежения върху вътрешността си, съобщават изследователите в своята статия, която е публикувана онлайн в писма за приложна физика. (Най-общо, напрежението на опън е вътрешната сила за единица площ, която раздробява нещата - помислете за акта на разкъсване на парче хартия наполовина. Напреженията и натискът при натиск действат в противоположни посоки и така се отменяте взаимно.)

Причината компресивното напрежение от външната страна на капките да предотвратява счупване е донякъде интуитивна; компресията притиска атомите на чашата по-близо един до друг - така че те нямат къде да отидат. Счупванията също не се движат толкова лесно чрез материали под компресия. За разлика от това, повечето материали са склонни да се счупят по-лесно, когато се раздробяват в напрежение.

Въпреки това, дори тези устойчиви на разтърсване сладкиши в крайна сметка ще се напукат под налягане; например, ако главите на капките се поставят вътре в менгеме с достатъчно налягане, в крайна сметка те също ще се превърнат в прах, макар и не толкова ефектно, колкото при процеса на щракване на опашката, каза Чандрасекар.

"Нищо не е нечупливо", каза Чандрасекар.

Забележка на редактора: Тази история е актуализирана, за да се изясни в един случай, че натискът на натиск е силата на единица площ, а не силата, действаща в даден обект.

Първоначално публикуван в WordsSideKick.com.


Видео Добавка: .




Изследване


Тайната Акробатика На Пуканките Разкри
Тайната Акробатика На Пуканките Разкри

Какво Е Невропатия?
Какво Е Невропатия?

Наука Новини


Чудовищен Ураган Матю Се Извисява Над Тропическата Буря Никол (Снимка)
Чудовищен Ураган Матю Се Извисява Над Тропическата Буря Никол (Снимка)

Пентагонът Иска Да Направи Армия От Насекоми, Разпространяващи Вируси. Учените Са Загрижени.
Пентагонът Иска Да Направи Армия От Насекоми, Разпространяващи Вируси. Учените Са Загрижени.

Магнитните Импулси Могат Да Рестартират Възстановяването На Инсулт (Op-Ed)
Магнитните Импулси Могат Да Рестартират Възстановяването На Инсулт (Op-Ed)

Снимки Разкриват Историята На Замъка Монтезума В Аризона
Снимки Разкриват Историята На Замъка Монтезума В Аризона

Защо Ракът На Кожата Е В Стада
Защо Ракът На Кожата Е В Стада


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com