Įtrūkusi 400 Metų Fizikos Paslaptis

{h1}

Galiausiai buvo išspręsta keistų mažų stiklinių duburių, parodančių ir nepaprastą jėgą, ir trapumą, paslaptis.

Redaktoriaus pastaba: Ši istorija buvo atnaujinta 13.30 val. E.T.

Galiausiai buvo išspręsta mažų ašaros formos stiklinių saldainių, galinčių išgyventi plaktuko smūgį, paslaptis, tačiau sudaužyta į smaigalius su menkiausiu palietimu prie stiebo.

Keistos formos, vadinamos princo Ruperto lašai, užminė mįslę, kuri mokslininkus varžo 400 metų.

"Viena vertus, galva gali atlaikyti plaktukus, kita vertus, uodega gali būti sulaužyta vos mažiausiu pirštų spaudimu, o per keletą mikrosekundžių visas daiktas suskaidomas į smulkius miltelius kartu su lydinčiu aštriu iššokančiu triukšmu". Indijos valstijos Purdue universiteto pramonės inžinerijos profesorius ir Medžiagų perdirbimo ir tribologijos centro direktorius Srinivasanas Chandrasekaras sakė bendrame pranešime.

Dabar naujas tyrimas atskleidžia, kad šių mažų stiklinių kuodelių galvutė turi tokią nepakenčiamą jėgą dėl suspaudimo jėgų, veikiančių lašų išorę. Tyrimas parodė, kad šios jėgos konkuruoja su kai kurių plieno formų gniuždymo jėgomis. [Paslaptinga 7 kasdienių dalykų fizika]

Stiklo smalsuoliai

Princo Ruperto lašai pirmą kartą įgijo plačią šlovę 1660 m., Kai Reino (Vokietijos) princas Rupertas atnešė keletą įdomybių Anglijos karaliui Karoliui II. (Ašaros, pagamintos pilant išlydytą stiklą į šaltą vandenį, stiklo pūtėjams greičiausiai buvo žinomos šimtmečius anksčiau.) Tada Charlesas perdavė jas Karališkajai draugijai, kuri 1661 m. Paskelbė pirmąjį mokslinį jų savybių tyrimą.

Princo Ruperto lašai yra keistos mažos stiklinės saldainiai, galintys atsispirti plaktuko smūgiams į galvą, bet sudužti mažiausiu spaudimu į uodegą. Nauji tyrimai atskleidė keisto reiškinio fiziką.

Princo Ruperto lašai yra keistos mažos stiklinės saldainiai, galintys atsispirti plaktuko smūgiams į galvą, bet sudužti mažiausiu spaudimu į uodegą. Nauji tyrimai atskleidė keisto reiškinio fiziką.

Kreditas: Trevor Mahlmann / Purdue universitetas

Bėgant amžiams mokslininkai suabejojo ​​princo Ruperto lašų mįslėmis. 1994 m. Chandrasekaras su kolega naudojo greitaeigį fotoaparatą, kad surinktų 1 milijoną kadrų per sekundę lašų. Filmuotoje medžiagoje paaiškėjo, kad į galvą greitai plito nedideli įtrūkimai, susidarantys uodegoje.

Kai šie įtrūkimai pasieks pakankamai didelį greitį (apie 1,5 kilometro per sekundę), jie suskaidomi į dvi dalis, sakė Chandrasekharas. Tuomet tie du įtrūkimai pasiekia pakankamai didelį greitį ir suskaidomi į dvi dalis ir taip toliau. Galiausiai visą struktūrą visiškai užgožia daugybė mažų įtrūkimų, sakė jis.

„Uodega nublanks, bet galva sprogs į miltelius, ir ta dalis iš tikrųjų yra gana įspūdinga“, - „Chandrasekhar“ pasakojo „WordsSideKick.com“.

Šis atradimas paaiškino, kodėl uodegos užkimimas taip lengvai sunaikina struktūrą. Tačiau nuo to laiko mokslininkai bandė paaiškinti paradoksalų stiklo pluošto stiprumo ir trapumo derinį, tačiau niekada nepateikė patenkinamo paaiškinimo apie beveik sudužusias galvos savybes. [18 didžiausių neišspręstų paslapčių fizikoje]

Tvirta galva

Naujame tyrime Chandrasekaras rėmėsi šiek tiek kitokia technika, vadinama integruotu fotoelastingumu, kad atskleistų stiklinių kuojos galvų paslaptis. Technika reikalauja, kad daiktas būtų pastatytas į vandens telkinį, o po to pro medžiagą praeitų poliarizuotos šviesos bangos arba šviesa, orientuota į vieną plokštumą. Vidiniai įtempiai medžiagos viduje keičia šviesos poliarizaciją. Pažvelgus į išeinančių šviesos bangų poliarizaciją per specialius filtrus, išryškėja vidiniai įtempiai objekto viduje - šiuo atveju lašo galva ir uodega.

Paaiškėjo, kad princo Ruperto lašų galvos išgyveno nepaprastą gniuždymo stresą - apie 50 tonų kvadratiniame colyje. (Suspaudimo įtempis yra jėga, tenkanti ploto vienetui, sujaukiančiam daiktus kartu).

Šie įtempiai susidarė todėl, kad šiose ašarose naudojamas stiklo tipas, kuris smarkiai plečiasi šiluma, taip pat dramatiškai susitraukia, kai yra veikiamas šalto vandens. Gaminant šiuos lašus, išlydytas stiklas panardinamas į šaltą vandenį. Kai stiklinė patenka į vandenį, išorė atvėsta greičiau nei vidinė. Išorinis stiklo sluoksnis suformuoja savotišką „striukę“, kuri išraizgo vidų. Kadangi vidus vis dar vėsta ir kadangi visos objekte veikiančios jėgos turi būti lygios nuliui, galva formuoja tempimo įtempius savo interjere, pranešė tyrėjai savo dokumente, kuris internete buvo paskelbtas „Applied Physics Letters“. (Apskritai tempimo įtempis yra vidinė jėga, tenkanti ploto vienetui, kuri atitraukia daiktus - pagalvokite, kaip perpjauti popieriaus lapą per pusę. Tempiamieji ir gniuždomieji įtempiai veikia priešingomis kryptimis ir taip panaikina vienas kitą.)

Priežastis, dėl kurios lašų išorinis gniuždomasis įtempis neleidžia suskaidyti, yra šiek tiek intuityvi; suspaudimas pritraukia stiklo atomus arčiau vienas kito - taigi jie neturi kur eiti. Lūžiai taip pat lengvai nejuda per suspaudžiamas medžiagas. Priešingai, dauguma medžiagų yra linkusios lengviau suskaidyti, kai jos yra įtemptos.

Tačiau net šie sukrėtimams atsparūs saldumynai galų gale nulaužs esant slėgiui; pavyzdžiui, jei lašų galvutės bus įdėtos į vazelės vidų su pakankamai dideliu slėgiu, jos taip pat ilgainiui virsta milteliais, nors ir ne taip įspūdingai, kaip atliekant uodegos čiulpimo procesą, sakė Chandrasekaras.

„Nieko nėra nesulaužomo“, - teigė Chandrasekaras.

Redaktoriaus pastaba: Ši istorija buvo atnaujinta, siekiant paaiškinti vienu atveju, kad gniuždantis įtempis yra jėga, tenkanti ploto vienetui, o ne jėga, veikianti objekto viduje.

Iš pradžių paskelbta „WordsSideKick.com“.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Šaligatvio Mokslas: Kaip Vanduo Purškia Jūsų Batus
Šaligatvio Mokslas: Kaip Vanduo Purškia Jūsų Batus

Mokslininkai Kvailina Žmones, Galvodami, Kad Jie Mažyčiai Ar Milžiniški
Mokslininkai Kvailina Žmones, Galvodami, Kad Jie Mažyčiai Ar Milžiniški

Mokslas Naujienos


Naujas Ciklonas, Formuojantis Vakarų Australijai
Naujas Ciklonas, Formuojantis Vakarų Australijai

Kreozoto Krūmai: Dykumos Kvapas
Kreozoto Krūmai: Dykumos Kvapas

Nauja Žmonių, Kuriems Patinka Žodžiai, Įžvalga
Nauja Žmonių, Kuriems Patinka Žodžiai, Įžvalga

Vašingtono Paplūdimyje Rastas Didžiulis Dinozaurų Šlaunikaulis
Vašingtono Paplūdimyje Rastas Didžiulis Dinozaurų Šlaunikaulis

Ar Religija Svarbi Poroms?
Ar Religija Svarbi Poroms?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com