Сегодня: Пятница, 26 мая 2017 года

Ученые разгадали 400-летнюю тайну капель принца Руперта

wpid-printsa-Ruperta.jpg

Исследователи из университетов США и Эстонии смогли ответить на вопрос, интересовавший ученых еще с XVII-го века: почему головки капель принца Руперта такие прочные?

В 1994-м авторы С. Чанрасекар (университет Пердью) и М. М. Чаудри (Кембридж) сняли на высокоскоростную камеру процесс образования этих капель закаленного стекла, напоминающих головастиков. Опыты показали, что поверхность каждой структуры испытывает сильное сжатие, тогда как внутри возникает значительное напряжение. В результате капля находится в состоянии нестабильного равновесия, которое легко нарушить, разбив ее хвост. Остался открытым вопрос распределения напряжений в капле, ответ на который помог бы понять причину прочности головки.

Для решения задачи упомянутые специалисты объединили усилия с профессором Хилларом Абеном из Таллинского технологического университета, Эстония. В исследовании, представленном в Applied Physics Letters, ученые проанализировали распределение напряжений в каплях принца Руперта с помощью трансмиссионного полярископа. Эта разновидность микроскопа измеряет двойное преломление лучей в осесимметричных прозрачных объектах.

По результатам опытов напряжение сжатия на поверхности головки капли оказалось намного сильнее, чем считалось ранее. Оно достигает 700 МПа. Сжимающий слой также оказался очень тонким – около 10% диаметра головки.

Выводы объясняют устойчивость структуры к разрушению. Чтобы разбить каплю, необходимо создать трещину, проникающую во внутреннюю напряженную зону. Так как разломы обычно образуются параллельно поверхности, сделать этого они не могут. Проще всего добиться результата, разбив хвост. Так трещины проникнут внутрь.

«Работа наконец раскрывает причину прочности головки капли,  -прокомментировал Чаудри. – Я уверен, что мы раскрыли один из главных аспектов этой сферы. Однако, теперь могут возникнуть новые вопросы».

0 комментариев