1700-luvulta lähtien prinssi Rupertin tipat ovat hämmentäneet tutkijoita. Pisarat valmistetaan upottamalla sula suolakalkki- tai lasimainen pallo kylmään veteen, joka muodostaa kurkku-muotoisen lasin. Vaikka pudotuksen pää on uskomattoman vahva ja se voi vastustaa kaikkea vasaralla iskusta ylinopeutta tekeviin luoteihin, pelkästään kristallin hännän pyörittäminen voi aiheuttaa sen, että koko asia räjähtää jauheeksi. Nyt, kuten David Szondy New Atlasista raportoi, tutkijat ovat vihdoin selvittäneet näiden tippojen salaisuudet.
Vielä vuonna 1994 tutkijat käyttivät nopeaa valokuvausta tallentaakseen ja analysoidakseen tippojen särkymistä, Lisa Zyga raportoi Phys.org-julkaisulle. He päättelivät, että pisaran pinnalla on korkea puristusjännitys, kun pisaran sisäpuolella on suuri jännitys. Vaikka tämä yhdistelmä tekee pään erittäin vahvaksi, se ei ole tasapainossa, mikä tarkoittaa, että jopa pieni häiriö häntässä aiheuttaa koko aseman epävakauden ja hajoamisen. Itse asiassa halkeamat liikkuvat nopeudella 4000 mailia tunnissa, mikä hidastaa lasia.
Mutta vasta viimeaikaisessa teknologisessa kehityksessä tutkijat pystyivät tutkimaan stressin jakautumista yksityiskohtaisesti. He käyttivät erään tyyppistä mikroskooppia, jota kutsutaan siirtopolariskoopiksi lasin jännitteiden tutkimiseen. Lähettämällä punaista LED-valoa pisaran läpi samalla kun se oli upotettu kirkkaaseen nesteeseen, he voivat mitata kuinka pisaran jännitteet hidastivat valoa. Kokonaisvaikutus on sateenkaarivärinen optinen kartta pisarassa olevista voimista. Matemaattisia malleja käyttämällä tutkijat laskivat sitten erilaiset sisä- ja ulkovoimat. He tarkensivat viime vuoden tuloksiaan Applied Physics Letters -lehdessä .
Koko prinssi Rupertin pudotuksen stressit (Aben et al./American Institute of Physics) Puristusjännityksen pudotuksen pään ympärillä laskettiin olevan välillä 29-50 tonnia neliötuumaa kohden, mikä teki lasista yhtä vahvan kuin tietyt teräslajit. Mutta tämä lujuus esiintyy vain ohuessa kerroksessa, joka on vain kymmenen prosenttia pään halkaisijasta.
Pisaran rikkomiseksi halkeaman on päästävä läpi kerroksen ja päästävä sisäjännitysvyöhykkeelle. Ulompi kerros on kuitenkin niin vahva, että suurin osa halkeamista muodostaa vain hämähäkkiradan pinnan pitkin. Häntä on kuitenkin toinen tarina. Tämä ohut lasinpuikko voidaan helposti rikkoa, tarjoamalla suora yhteys kyseiseen herkälle sisäjännitysvyöhykkeelle. Joten kun se hajoaa, loput lasi rikkoutuu.
Vahvuus- ja heikkousvyöhykkeiden muodostuminen liittyy siihen, kuinka tipat muodostuvat. "Pisaroiden pinta jäähtyy nopeammin kuin sisätilat, mikä tuottaa yhdistelmän puristusjännityksiä pintaan ja kompensoi pisaran veto- tai vetojännityksiä tippojen sisäpuolella", sanotaan lehdistötiedotteen mukaan.
”Vetojännitys aiheuttaa yleensä materiaalien murtumisen, mikä on samanlainen kuin paperiarkin repeäminen puoleen”, sanoo paperin kirjoittaja Koushik Viswanathan Purduen yliopistosta, lehdistötiedotteessa. "Mutta jos voisit muuttaa vetolujuuden puristusjännitykseksi, halkeamien kasvaminen tulee vaikeaksi, ja niin tapahtuu prinssi Rupertin tippojen päänosassa."
Tutkijat ovat hämmentyneet näiden tippojen takia noin 400 vuotta. He saivat nimensä saksalaisen prinssi Rupertin mukaan, joka antoi viisi outoa tippaa Englannin Charles II: lle. Siitä lähtien tutkijat ovat yrittäneet selvittää, mikä tekee tippoista niin vahvoja. Ihmiset ovat yrittäneet kaiken murtaa nämä hulluja lasituovia, tiputtamalla tippoja puristamalla ne hydraulisiin puristimiin. Mutta nämä kokeilut ovat huomattavia muutakin kuin vain hauskaa kohtaan yrittää tuhota rakenteita (vaikkakin se on aika hauska katsella).
Kuten Andrew Liszewski Gizmodossa raportoi, tippojen oppiminen voi johtaa uuden tyyppisiin särkymättömiin lasiin ja mikä tärkeintä, murtumattomiin matkapuhelinnäytöihin.
