Крапля принца Руперта міцна. Крапля принца Руперта

), Або «датської сльози». Головка краплі неймовірно міцна, її дуже складно механічно пошкодити шляхом стиснення: навіть сильні удари молота або гідравлічний прес не завдають їй ніякої шкоди. Але варто злегка надломити крихкий хвіст, і вся крапля в одну мить розлетиться на дрібні осколки.

Це цікава властивість скляній краплі вперше виявили в XVII столітті чи то в Данії, то чи в Голландії (звідси ще одна їхня назва - Батавской слізки), то чи в Німеччині (джерела суперечливі), і незвичайна річ швидко поширилася по Європі в якості потішної іграшки . Свою назву крапля отримала в честь головнокомандувача англійської королівської кавалерією Руперта Пфальцского, відомого в народі як принц Руперт. У 1660 Руперт Пфальцский повернувся в Англію після довгого вигнання і привіз з собою незвичайні скляні краплі, які підніс Карлу II, а той передав їх для досліджень в Лондонське королівське товариство.

Технологію виготовлення краплі довго тримали в секреті, але в підсумку виявилося, що вона дуже проста: достатньо крапнути розплавленого скла в відро з холодною водою. У цій нехитрій технології і криється секрет сили і слабкості краплі. Зовнішній шар скла швидко застигає, зменшується в об'ємі і починає тиснути на все ще рідке ядро \u200b\u200b». коли внутрішня частина теж остигає, ядро \u200b\u200bпочинає стискатися, однак тепер цьому протидіє вже застиглий зовнішній шар. За допомогою міжмолекулярних сил тяжіння він утримує тепле ядро, яке тепер змушений позичати більший обсяг, ніж якби воно охололи вільно. У підсумку на кордоні між зовнішнім і внутрішнім шаром виникають протиборчі сили, які тягнуть зовнішній шар всередину, і в ньому утворюється напруга стискування, а внутрішнє ядро \u200b\u200b- назовні, утворюючи напруження розтягу. При цьому внутрішня частина може навіть відірватися від зовнішньої, і тоді в краплі утворюється бульбашка. Це протистояння робить краплю міцніший за сталь. Але якщо все-таки пошкодити її поверхню, порушивши зовнішній шар, прихована сила напруги вивільниться, і від місця пошкодження уздовж всієї краплі прокотиться стрімка хвиля руйнації. Швидкість цієї хвилі - 1,5 км / с, що в п'ять разів швидше за швидкість звуку в атмосфері Землі.

Цей же принцип лежить в основі виготовлення загартованого скла, яке використовують, наприклад, в автотранспорті. Крім підвищеної міцності таке скло має серйозну перевагу в безпеці: при пошкодженні воно розбивається на безліч дрібних шматочків з тупими краями. Звичайне ж «сире» скло розлітається на великі гострі осколки, якими можна серйозно поранитися. Загартоване скло в автомобільній промисловості використовують для бічних і задніх вікон. Лобове ж скло для автомобілів роблять багатошаровим (триплекс): два або більше шару склеюють полімерною плівкою, яка при ударі утримує осколки і не дає їм розлітатися.

Вероніка Самоцкая

Дозвольте познайомити вас з одним з цікавих властивостей скла, яке прийнято називати краплями (або сльозами) принца Руперта. Якщо капнути розплавлене скло в холодну воду, Воно застигне у формі краплі з довгим тоненьким хвостиком. Через миттєвого охолодження крапля набуває підвищену твердість, тобто розчавити її не так вже й просто. Але варто у такій скляній краплі відламати тонкий хвіст - і вона тут же вибухне, розсипаючи навколо себе найтоншу скляну пил.

Скляні краплі придумали в Німеччині в 1625 р XVII столітті існувала думка, що скляні сльози насправді придумали в Голландії, тому їх стали невірно називати «голландськими». У Британії скляні сльози стали відомі завдяки британському герцогу Руперту Пфальскому. Він підніс їх королю Карлу II, який, в свою чергу, вручив їх на дослідження Королівському Науковому Товариству. На честь герцога скляні сльози почали називати «краплі Руперта». Спосіб виготовлення крапель герцога Руперта довгий час містився в секреті. Їх продавали всім бажаючим, як потішні іграшки.

Сьогодні механізм «роботи» голландських сліз ретельно вивчений. Якщо розплавлене скло потрапляє в холодну воду, воно швидко застигає, накопичуючи неймовірне механічне напруження. Умовно виділимо у краплі зовнішній шар і внутрішнє ядро. Крапля охолоджується з поверхні, і її зовнішній шар поджимается і зменшується в обсязі, поки ядро \u200b\u200bзалишається рідким і гарячим.

Після того як всередині кульки знизиться температура, почне стискатися і ядро. Однак процесу стане чинити опір вже твердий зовнішній шар. За допомогою міжмолекулярних сил тяжіння він чіпко утримує ядро, яке, охолонувши, змушений позичати більший обсяг, ніж якби воно охололи вільно.

У слідстві на кордоні між зовнішнім шаром і ядром виникнуть сили, що тягнуть зовнішній шар всередину, створюючи в ньому напруги стиснення, а внутрішнє ядро \u200b\u200b- назовні, утворюючи в ньому напруги розтягнення. Дані напруги при занадто швидкому охолодженні досить значні. Так що внутрішня частина кульки може відірватися від зовнішньої, і тоді в крапельці утворюється бульбашка.

Якщо порушити цілісність поверхневого шару слізки, то сила напруги негайно вивільниться. Сама по собі застигла скляна крапля вельми міцна. Вона легко витримує удар молотком. Однак якщо переламати її хвостик - вона руйнується настільки стрімко, що це скоріше схоже на скляний вибух.

Коментарі: 0

Сергій Рижиков

Лекції Сергія Борисовича Рижикова з демонстрацією фізичних дослідів прочитані в 2008-2010 роках у Великій демонстраційної аудиторії фізичного факультету МДУ ім. М. В. Ломоносова.

Нам так і не вдалося знайти першоджерело цього широко розповсюдженого повір'я: жоден аркуш паперу можна скласти вдвічі більше семи (за деякими даними - восьми) раз. Тим часом поточний рекорд складання - 12 разів. І що найдивніше, належить він дівчині, математично обгрунтувати цю «загадку паперового листа».

Олександра Скрипченко

Математик Олександра Скрипченко про білліарде як динамічній системі, раціональних кутах і теоремі Пуанкаре.

Джуліо М. Оттіньі

Просте двовимірне періодичне рух в'язкої рідини може стати хаотичним, що призведе до ефективного перемішування. Експерименти і комп'ютерне моделювання прояснюють механізм цього явища.

Валерій Опойцев

Аристотель і Галілей про падіння тел. Сили тертя. Ковзання і кочення. Статика, кінематика. Векторна природа сил і швидкостей. Додавання і розкладання. Незалежність дій і рухів. Збереження кількості руху. Момент сили і момент імпульсу. Гіроскопи. Лавка Жуковського. Обертальний рух. Момент сили і момент імпульсу в плоскому варіанті обертання. Обертання твердого тіла і момент інерції. Робота, енергія, закони збереження. Неінерційні системи і сили. Відцентровий ефект. Сила Коріоліса. Завдання Ейнштейна про чаїнках. Атмосферний тиск. Закони Паскаля і Архімеда. Парадокс Архімеда.

Вам, можливо, доводилося відчувати дивні фізичні відчуття в швидкісних ліфтах: коли ліфт рушає вгору (або гальмує при русі вниз), вас придавлює до підлоги, і вам здається, що ви на мить потяжелели; а в момент гальмування при русі вгору (або старту при русі вниз) підлогу ліфта буквально йде у вас з-під ніг. Самі, можливо, того не усвідомлюючи, ви відчуваєте при цьому на собі дію принципу еквівалентності інертної і гравітаційної мас. Коли ліфт рушає вгору, він рухається з прискоренням, яке приплюсовується до прискорення вільного падіння в неінерціальної (рухається з прискоренням) системі відліку, пов'язаної з ліфтом, і ваш вага збільшується. Однак, як тільки ліфт набрав «крейсерську швидкість», він починає рухатися рівномірно, «надбавка» в вазі зникає, і ваш вага повертається до звичного для вас значення. Таким чином, прискорення виробляє той же ефект, що і гравітація.

Рух фізичного тіла в одному вимірі не залежить від його руху в двох інших вимірах. Наприклад, траєкторія польоту гарматного ядра являє собою сукупність двох незалежних траєкторій руху: рівномірного руху по горизонталі зі швидкістю, доданої ядру гарматою, і рівноприскореного руху по вертикалі під впливом земного тяжіння.

Володимир Павлов

Вступні поняття. Мета фізики. Базові принципи і поняття. Поняття простору-часу. Принципи симетрії простору-часу. Динамічний принцип. Дія. Функція Лагранжа. Рівняння Ейлера-Лагранжа. Закони збереження. Теорема Нетер. Енергія, імпульс, момент. Завдання Кеплера. Моделі. Гамильтонов формалізм. Відображення Лежандра. Функція Гамільтона. Рівняння Гамільтона. Дужка Пуассона. Інваріантна формулювання механіки.

Колодязь, що пронизує Землю наскрізь - класичний віртуальний об'єкт, на прикладі якого можна вивчити одночасно закон всесвітнього тяжіння і гармонійні коливання. Фізики оцінили час падіння об'єкта в колодязі, що проходить через центр Землі c урахуванням впливу опору повітря в колодязі або можливого тертя об його стінки. Остання оцінка показує, що падіння до центру Землі займе щонайменше 1,8 року.

Молекули рідини відчувають сили взаємного тяжіння - насправді, саме завдяки цьому рідина моментально НЕ випаровується. На молекули всередині рідини сили тяжіння інших молекул діють з усіх боків і тому взаємно врівноважують один одного. Молекули ж на поверхні рідини не мають сусідів зовні, і результуюча сила тяжіння спрямована всередину рідини. У підсумку вся поверхня води прагне стягтися під впливом цих сил. За сукупністю цей ефект призводить до формування так званої сили поверхневого натягу, яка діє вздовж поверхні рідини і призводить до утворення на ній подібності невидимою, тонкої і пружною плівки.

4.5 (90%) 2 votes

Сьогодні знайшов для вас дещо нове і цікаве, хоча можливо це нове лише для мене, але вже цікавим точно виявиться для всіх - краплі принца Руперта. Давайте розберемося, що ж це за краплі і чим вони цікаві ...

Що таке краплі принца Руперта

Краплі принца Руперта це скляні краплі з тонким хвостиком, які вийшли в результаті приміщення в воду розплавленого скла. А цікаве в них то що їх практично неможливо роздавити, розтоптати, розбити або знищити будь-яким іншим доступним людям способом, проте це стосується тільки самої краплі, але у неї є і тонкий хвостик, в якому і ховається уразливість здавалося б неразрушимой речі, причому якщо його зламати, то відбувається справжнісінький скляний вибух. Дивіться самі як краплю принца Руперта безуспішно намагаються розчавити гідравлічним пресом:

і як вона легко вибухає при пошкодженні тонкого кінчика:

Ну що, цікавий ефект?

Давайте розберемося, як же виходить такий цікавий результат? Для цього треба зрозуміти як виходять краплі принца Руперта.

Краплі принца Руперта як зробити

Для того щоб зробити краплі принца Руперта необхідно розплавлене скло помістити в воду. При попаданні розплавленого скла в холодну воду, відбувається процес його дуже швидкого застигання з одночасним накопиченням величезного внутрішнього напруження. Причому охолодження відбувається хоч швидко, але не миттєво тому коли поверхневий шар вже охолов, затвердів і зменшився в обсязі, внутрішня частина краплі, назвемо її умовно ядро, все ще знаходиться в рідкому і розплавленому стані.

Далі починає остигати і стискатися ядро, але стискатися йому заважають міжмолекулярні зв'язки з зовнішнім вже твердим шаром, в результаті чого після охолодження ядро \u200b\u200bзаймає обсяг більший, ніж якби воно охолоджувалося у вільному вигляді.

Через це на кордоні зовнішнього шару і ядра діють сили з протилежним напрямком, які тягнуть зовнішній слів всередину, а ядро \u200b\u200bназовні і створюють відповідно напруга стиснення для зовнішнього шару і напруження розтягу для внутрішнього ядра. У підсумку ми маємо величезну внутрішню напругу, яке робить краплю дуже міцною, але в той же час будь-яке пошкодження зовнішнього шару призводить до порушення структури і скляному вибуху, ну а так як найтонше місце це хвостик, саме через нього і можна зруйнувати зовнішній шар для того щоб вийшов такий гарний вибух як на відео вище або на фото нижче:

А це відео для тих кому легше сприймати відеоінформацію, ніж читати багато букв:

Коли і де були виявлені краплі принца Руперта

Краплі принца Руперта були вперше відкриті в Німеччині в 1625 році, проте як часто буває існувала думка, що їх відкрили голландці, а може так красивіше звучало, адже все закордонне викликає більше цікавості, в цьому часи не змінюються, звідси пішла друга назва для цих крапель - голландські сльози.

Причому ж тут принц Руперт запитає читач? Справа в тому, що принц Руперт, британський герцог був тією людиною, який привіз ці краплі в Англію і підніс їх англійської монарху КарлуII. Королю дуже сподобалися цікаві скляні краплі і він віддав їх на вивчення Британському Королівському Науковому Товариству. На честь цих подій цікаві краплі і стали називати краплі принца Руперта, причому назва це прекрасно збереглося до наших днів. Ось він яскравий приклад того, як можна увійти в історію просто подарувавши цікаву річ потрібній людині.

Цікаво, що спосіб виготовлення голландських сліз довгий час тримали в секреті, в той же брешемо продаючи їх як цікаві іграшки на ярмарках і ринках.

Почитав що пишуть про принца Руперте.Біографія його досить цікава, він був замішаний у великій кількості історичних подій, але це скоріше тема для окремого посту.

Коли закінчував пост знайшов цікаве і підходяще по темі відео, в якому весь процес показаний від початку і док кінця - від створення краплі принца Руперта, до скляного вибуху:

Ось тепер тема краплі принца Руперта повністю розкрита і можна спокійно в компанії блиснути цим знанням або взагалі зробити подібні краплі (тільки обережно). На цьому на сьогодні все, до нових зустрічей!

Англійська знать ХVII століття вважалася допитливою і не цуралася науки. Король Карл II так навіть і помер від захопленості алхімією: вже в наш час в його волоссі виявили ртуть у концентрації, несумісної з життям. Кузен Карла II, принц Руперт, славився пристрастю до наукових дивина як теоретичного, так і практичного характеру.

Цей-то принц Руперт, він же герцог Рупрехт фон дер Пфальц, привіз до Лондона скляні виливки у формі крапель з довгими викривленими хвостиками. Подавши їх в дар королю, Руперт розповів, що це - недавнє німецьке винахід, і що міцність скляних крапель перевищує міцність сталі.

Спосіб виробництва Руперт від короля приховав, пославшись на незнання. Хоча тепер ми розуміємо: мовчав принц виключно заради більшої таємничості ...

Карл II віддав отримані краплі на аналіз в Королівське Наукове Товариство. З цього моменту і почалася слава крапель Руперта.

Властивості краплі Руперта

Міцність небачених доти скелець здивувала англійських вчених. Крапля Руперта витримувала навіть удар дужого коваля, причому на стали ковадла і молота залишалися вм'ятини. Хіба може скло володіти такою твердістю і міцністю? - дивувалися придворні вчені.

Міцність скляних крапель Руперта була, однак, нерівномірною. Якщо головка краплі витримувала будь-який удар, хвостик - особливо кінчик хвостика - відрізнявся високою вразливістю. Найдивніше, що руйнування хвостика вело до моментального розпаду всієї скляної виливки! Причому розпаду вибухового, з миттєвим розльотом найдрібніших осколків!

Члени Королівського Наукового Товариства розіслали листи з питанням про природу незвичайного скла в усі доступні межі. Популярність незвичайної іграшки серед лондонської знаті стала рости. Принц Руперт зробив непоганий бізнес, то продаючи дивовижні скляні краплі задорого, то зміцнюючи зв'язку за допомогою цікавих подарунків.

Незабаром ситуація стала прояснюватися ...

Краплі Руперта родом з ...?

Принц ніколи не наполягав на своєму авторстві забавною дрібнички, а честь винаходу скляних крапель приписував німецьким ремісникам. З'ясувалося, однак, що в близькому Голландії подібні дива знають давно - знають і роблять на потіху публіці. Мало того, голландці возять краплі скла по світу, і всюди їх звуть «Батавской слезками», по імені верфі «Батавия» на березі затоки Зейдерзеє.

За відомостями, отриманими від голландців, датчани почали бавитися краплями Руперта раніше німців - але в Данію секрет виготовлення міцних скляних виливків прийшов з Італії. Весь південь Європи знає їх як «болонські склянки» і нічого складного у виготовленні крапель зі скла не бачить.

Краплі Руперта - це просто!

Щоб отримати краплі характерної форми і небувалою міцності, повідомили склороби, досить розігріте до плинної в'язкості скло капнути в ємність з холодною водою. Затверділа виливок і є Болонська склянка, вона ж крапля Руперта - з точки зору серйозних ремісників порожня дрібниця і переклад дорогого матеріалу.

Провівши ряд дослідів, вчені лондонського Королівського Товариства визначили: для отримання найбільш вдалих крапель Руперта скло слід брати максимально чисте, і нагрівати його не вище ніж до ступеня повного розм'якшення - інакше впала в воду крапля тріскається.

На тому і задовольнилися ...

Сучасний погляд на краплі Руперта

Фізика пояснює появу крапель Руперта результатом давно відомої гарту - технології, широко застосовується до виробів зі сталі, але в даному випадку стосується скла. Аморфне за своєю структурою, полужидкое скло твердне без кристалізації, але зі зменшенням обсягу.

Швидке охолоджені скляній краплі в середовищі, ефективно понижувальної температуру, призводить до ущільнення зовнішніх шарів тіла, стиску масиву з одночасним розтягуванням ще гарячої серцевини виливки.

Міцність краплі Руперта зовсім не безмежна, І всього лише вчетверо перевищує міцність скла, яке виготовляється за звичайними технологіями. Однак показники міцності сильно залежать від складу скляної шихти, і щільне кварцове скло в загартованому вигляді і крапельної формі дійсно здатне протистояти ударам ковальського молота.

Але тільки якщо не бити по тонкому тендітному хвостику краплі Руперта!

Розбити краплю Руперта

Розбити краплю Руперта нескладно. Якщо відламати, відбити, отстрелить тонкий скляний хвостик краплі Руперта, вона вся і миттєво розлітається практично пилом! Причому швидкість і дистанція розльоту дрібних осколків краплі такі, що небезпека ураження шкіри і очей спостерігача - дуже реальна.

Саме тому, до речі, в стародавньої Європі крапля Руперта задоволена швидко перекочувала з розряду кумедних чудасій в розряд небезпечних розваг.

Сучасні експериментатори не припиняють дослідів з краплями Руперта. Особливо видовищними виглядають спроби руйнування скляних крапель пострілом з гвинтівки. М'яка свинцева куля б'є по голівці краплі Руперта з силою, яка значно перевищує силу удару ковальського молота, проте розбити загартоване скло куля не в силах.

Що виникає в скляному масиві ударна хвиля виявляється згубною для тонкого хвостика краплі Руперта. Коли коливальний імпульс проходить по тонкому склу, виникають швидко розширюються тріщини. Зі швидкістю більш ніж 1 км / с тріщини розростаються по всьому тілу краплі, множаться, розширюються і фактично підривають скло.

Вибуховий світіння краплі Руперта

Особливо цікавим бачиться світловий сполох, що супроводжує хвилю розпаду загартованого скла. Явище світіння такого роду носить назву тріболюмінесценціей. Виникає тріболюмінесценціей, на відміну від звичної люмінесценції, не в товщі матеріалу, а в прикордонній середовищі.

Блакитно-червоні сполохи тріболюмінесценціей розпадається краплі Руперта суть є світіння атомів атмосферних газів, порушуваних слабкими електричними розрядами. Генерується електрику молекулами

Умовно виділимо у краплі зовнішній шар і внутрішнє ядро. Крапля охолоджується з поверхні, і її зовнішній шар стискається і зменшується в обсязі, поки ядро \u200b\u200bзалишається рідким і гарячим.

Після того як всередині кульки знизиться температура, почне стискатися і ядро. Але процесу буде чинити опір вже твердий зовнішній шар. За допомогою міжмолекулярних сил тяжіння він чіпко тримає ядро, яке, охолонувши, змушений позичати більший обсяг, ніж, якби воно охололи вільно.

В результаті на межі між зовнішнім шаром і ядром виникнуть сили, що тягнуть зовнішній шар всередину, створюючи в ньому напруги стиснення, а внутрішнє ядро \u200b\u200b- назовні, створюючи в ньому напруги розтягнення.

Ці напруги при занадто швидкому охолодженні дуже великі. Так що внутрішня частина кульки може відірватися від зовнішньої частини, і тоді в крапельці утворюється бульбашка.

Дуже висока залишкова напруга призводить до появи незвичайних якостей, наприклад таких, як здатність витримувати удар молотком по головній частині краплі принца Руперта, не порушуючи її цілісність.

А ось якщо злегка пошкодити хвостик, то крапля руйнується з величезною швидкістю. Руйнування відбувається зі швидкістю 1658 метрів в секунду, що становить приблизно 5968,8 кілометрів на годину.