От 17-ти век капките на принц Рупърт озадачават учените. Капките се получават чрез потапяне на топче от разтопена сода или кремък чаша в студена вода, което образува парче стъкло във формата на попова. Докато главата на капката е невероятно силна и може да устои на всичко - от удар с чук до скоростни куршуми, само натискането на опашката на кристала може да доведе до избухване на прах. Сега, както съобщава Дейвид Сонди от New Atlas, изследователите най-накрая са разбрали тайните зад тези капки.
Още през 1994 г. изследователите са използвали високоскоростна фотография, за да записват и анализират начина, по който капки се раздробяват, съобщава Lisa Zyga за Phys.org. Те стигнали до извода, че повърхността на капката има голямо напрежение при натиск, докато вътрешността на капките е под високо напрежение. Макар че това комбо прави главата много силна, тя не е в равновесие, което означава, че дори леко прекъсване на опашката кара цялото нещо да се дестабилизира и да се разпадне. Всъщност пукнатините се движат със скорост от 4000 мили в час, което пулверизира стъклото.
Но едва доскорошните технологични постижения изследователите можеха да проучат подробно разпределението на стреса. Те използваха тип микроскоп, известен като трансмисионен полярископ, за да изследват напрежението в чашата. Като изпращат червена LED светлина през капката, докато тя е потопена в бистра течност, те могат да измерват как напреженията в капката забавят светлината. Общият ефект е оптична карта с цвят на дъгата на силите в капката. Използвайки математически модели, изследователите след това изчислиха различните сили на интериора и екстериора. Те подробно описаха резултатите си миналата година в списанието „ Приложна физика”.
Стреса в цялата капка на принц Рупърт (Aben et al. / Американски физически институт) Компресионното напрежение около главата на капката се изчислява на между 29 до 50 тона на квадратен инч, което прави стъклото толкова силно, колкото някои видове стомана. Но тази сила съществува само в тънък слой, който е само десет процента от диаметъра на главата.
За да се счупи капка, е необходимо пукнатина да премине през този слой и да стигне до зоната на вътрешно напрежение. Но външният слой е толкова силен, че повечето пукнатини просто образуват паяжина по протежение на повърхността. Опашката обаче е друга история. Този тънък сноп от стъкло може лесно да се счупи, осигурявайки директна връзка с тази чувствителна зона на вътрешно напрежение. Така че, когато се счупи, останалата част от стъклото се разбива.
Образуването на зоните на сила и слабост има връзка с това как се образуват капките. "Повърхността на капките се охлажда по-бързо от вътрешната, създавайки комбинация от натиск на натиск върху повърхността и компенсиращи опън или издърпване на напрежението във вътрешността на капките", се казва в съобщението за пресата.
"Напрежението при опън е това, което обикновено причинява разрушаване на материали, аналогично на разкъсването на лист хартия наполовина", казва Кушик Вишванатан от университета Пърдю, автор на статията, пише в съобщението за пресата. "Но ако можете да промените напрежението на опън на натиск при натиск, тогава пукнатините стават трудно да нараснат и това се случва в частта на главата с капките на принц Рупърт."
Изследователите озадачават тези капки за около 400 години. Те бяха кръстени на германския принц Рупърт, който даде пет от странните капки на англичанина Чарлз II. Оттогава учените се опитват да разберат какво прави капките толкова силни. Хората са опитвали всичко, за да разбият тези луди стъклени попови лъжички от заснемането на капките до смазването им в хидравлични преси. Но тези експерименти са забележителни за нещо повече от забавление от опит да се унищожат структурите (макар че е доста забавно да се гледа).
Както съобщава Андрю Лишевски от Gizmodo, научаването за капките може да доведе до нови видове стъклоустойчиво стъкло и най-важното - неразграждащи се екрани на мобилни телефони.
