Скляна крапля під пресом. Крапля принца Руперта. Що таке і як це зробити. Як відкрили краплю Принца Руперта

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.

Крапля принца Руперта виглядає як скляний пуголовок, створений склодувом-новачком, але вона настільки міцна, що її неможливо розбити навіть молотком. Однак досить злегка вдарити її по «хвоста», і вона розсипається в порошок. Причину таких непояснених якостей вчені намагалися знайти протягом майже 400 років, і тепер у команди дослідників з Кембріджського університету і Талліннського технічного університету в Естонії, нарешті, є відповідь.

Батавской слізки або краплі принца Руперта вперше з'явилися в 17 столітті і стали знамениті, коли принц Руперт Баварський представив п'ять цих дрібниць королю Англії Карлу II. Вони були передані в Королівське Товариство для вивчення в 1661 році, проте, незважаючи на майже чотири століття досліджень, пояснення їх дивних якостей було знайдено тільки зараз. Краплі виготовляються з розплавленого скла з високим коефіцієнтом теплового розширення, і опускають в посудину з холодною водою. Розплавлене скло миттєво застигає в характерній формі краплі.

Для вивчення крапель принца Руперта, вчені використовували методику, де прозорий 3D-об'єкт встановлюють в иммерсионной ванній, щоб через нього проходив поляризоване світло. Зміни в поляризації світла всередині об'єкта відповідають лініям напруги. Попередня робота талліннських і кембриджських фізиків, проведена ще в 1994 році, включала в себе зйомки вибуху краплі зі швидкістю майже мільйон кадрів в секунду. На відео можна побачити, як після пошкодження «хвоста», тріщини поширюються по краплині зі швидкістю близько 6,500 кілометрів на годину.

Нове дослідження показало, що напруження стиску скла в «голівці» краплі становить близько 50 тонн на квадратний дюйм, що робить її по міцності дорівнює стали. Так відбувається, тому що зовні крапля остигає швидше, ніж усередині. Таким чином на центр «головки» краплі нагнітається величезний тиск, який компенсується розтягуванням.

Поки ці сили залишаються в рівновазі, крапля дуже міцна і може витримувати значні навантаження. Але при пошкодженні «хвоста» ця рівновага порушується, і безліч дрібних тріщин поширюються паралельно її осі. Відбувається це з такою високою швидкістю, що нагадує вибух.

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!

March 26th, 2013

Знаєте? Зізнаюся чесно, я не знав. Але судячи з інформації в інтернеті це давня і дуже популярна тема! Подумайте, на що це схоже? Розповісте потім в коментарях, а ми зараз подивимося у всій красі на цей процес, а хто знав - може бути дізнаються подробиці!

Це одне з цікавих властивостей скла, яке в народі прийнято називати «краплями принца Руперта» (також відоміший як кулі Руперта або голландські сльози)

Зробити краплю Принца Руперта - дуже просто. Досить просто взяти розпечене скло і капнути його у відро води. В результаті того, що вода швидко охолоджує зовнішню поверхню скла, всередині температура залишається значно вищою. Коли скло нарешті охолоджується, воно стискається в оболонці вже твердої зовнішньої оболонки. Завдяки такому стискання, створюється дуже сильне стискуюче напруга на зовнішній частині, тоді як внутрішня частина знаходиться в стані растягивающего стресу. У підсумку ми маємо щось у вигляді загартованого скла, хоча і не зовсім.

Але що ж дивного в краплі Принца Руперта? На відміну від звичайного скла, дану краплю не можна розбити навіть дуже сильно вдаривши молотком - принаймні якщо бити по основній частині "краплі". У той же час, якщо злегка пошкодити "хвіст" сльози, то вона вибухає немов граната - проте побачити це можна лише за допомогою камери здатної знімати зі швидкістю 100,000 кадрів в секунду. Саме це ви можете побачити на ролику вище.

Швидкість руху розлому становить приблизно 4 тисячі 200 км на годину.

А що ж це за принц такий? І це ми зараз дізнаємося!

У принца Руперта, кузена короля Карла II, титулів було приблизно стільки ж, скільки і природних талантів: пфальцграф Рейнський, герцог Баварський, граф Холдернесс, герцог Камберлендський, за сумісництвом кавалерист, моряк, вчений, адміністратор і художник.

Його батько, Фрідріх фон Пфальц, був королем Чехії рівно одну зиму, а все подальше життя провів в Голландії. Ще в дитинстві Руперт опанував основними європейськими мовами, демонстрував хороші математичні здібності і талант художника. Військову кар'єру Руперт почав в 14 років, супроводжуючи принца Оранського при облозі Рінберга. Через два роки, під час вторгнення в Брабант, він вступив на службу в гвардію принца, а в наступному році разом зі старшим братом побував з візитом у англійських родичів, зробивши на Карла Першого надзвичайно сприятливе враження. З цієї поїздки він повернувся з почесною ступенем магістра мистецтв, присвоєної високому гостю в Оксфорді.

В 1637 Руперт брав участь в облозі Бреди, після разом з братом і загоном шотландських найманців відправився воювати в Вестфалию, де восени 1638 року потрапив в полон. До 1641 року його протомілся в ув'язненні, і в цей час лорд Арунделя, англійський посол у Відні, подарував принцові собачку, яка пізніше знайшла гучну славу.

Це був білий пудель, нібито контрабандою вивезений з Туреччини, де султан заборонив іноземцям купувати собак цієї породи. "Було надзвичайно цікаво спостерігати, як цей зухвалий і неспокійний чоловік бавився, навчаючи собаку дисципліни, якої ніколи не знав сам". Пудель, що отримав невигадливу кличку Бой, незмінно супроводжував Руперта до самої своєї смерті в битві при Марстон Мурі. Пуделя охоче згадували в памфлетах "круглоголових", наприклад, на одній гравюрі він зображений гарчить на членів парламенту, розпущеного Кромвелем. Бій користувався безліччю привілеїв - спав в хазяйської ліжку, користувався послугами більшої кількості цирульників, ніж сам Руперт, і отримував найбільш ласі шматки з рук короля Карла, який поблажливо дозволяв Бою сидіти в своєму кріслі. З чуток, пес був дуже тямущий. Так, при слові "Карл" він починав радісно стрибати і дуже любив слухати літургію, повертаючи морду до вівтаря. Це, очевидно, і викликало чутки про те, що за Рупертом у вигляді Боя слід дух, мовляв, собачка вміє ставати невидимою і бере участь в сеансах некромантіі, що проводяться її господарем. І убитий бідолаха Бій був, як кажуть, срібною кулею.

Повернемося до принцу :) Крім дресирування Боя в роки ув'язнення Руперт також вів богословські бесіди з духівниками, опираючись спробам навернути його в католицизм, удосконалював свої навички гравера, читав книги з військового мистецтва і завів роман з донькою губернатора. Завдяки зусиллям Карла Першого Руперт отримав свободу з умовою більше ніколи не використовувати зброю проти імператора. У серпні 1642 року принц зі своїм молодшим братом Моріцем прибув до Англії на чолі загону англійських і шотландських ветеранів континентальних воєн, щоб виступити на стороні короля в громадянській війні з парламентом. Подарований орденом Підв'язки, Руперт встав на чолі королівської кавалерії, проте незабаром радість від його приїзду стала вже далеко не загальної. Хоча Руперт був досвідченим солдатом, йому була притаманна юнацька палкість, яка нарівні з іноземними манерами відштовхувала солідних радників короля. Зокрема, їх зрозуміле невдоволення викликала заява принца, що отримувати накази він бажає виключно від свого найяснішого дядька. Молодецтво співслужило Руперту погану службу. У битві при Еджхіллі в жовтні 1643 року його кавалерія повністю розгромила парламентську, але, захопившись переслідуванням, Руперт покинув поле бою, таким чином позбавивши сили роялістів шансу завдати вирішальної поразки круглоголових.

Принц виявив незвичайну енергійність, поєднуючи адміністративну роботу з веденням військових дій на протязі 1643-44 років: взяв Брістоль, керував Уельсом, зняв облогу з Йорка ... Після поразки при Марстон Мурі Руперт встав на чолі армії роялістів, номінально на чолі з принцом Уельським. Внутрішні розбіжності і ряд об'єктивних причин призвели до поразки при Нейсбіт, після чого Руперт засумнівався в успішному для короля кінець війни і порадив Карлу йти на угоду з парламентом. Це було розцінено як злий намір, в якому король остаточно переконався після того, як принц здав Брістоль парламентським військам. Король відправив Руперта у відставку, той з'явився в Ньюарк і зажадав судового розгляду, в результаті якого йому було повернуто чесне ім'я, але не командування. У 1646 році принци Руперт і Моріц були вислані з Англії вже за наказом парламенту.

На континенті Руперт очолив загони англійців-емігрантів, які надійшли на французьку службу, і командував ними в військових діях проти Іспанії. Після початку другої громадянської війни в Англії принц зі змінним успіхом спробував себе в ролі моряка. У 1649 році вони з Моріцем отримали під командування 8 кораблів і вирушили до Ірландії під початок маркіза Ормонда, де продовжив славну англійську традицію - грабував чужих і передавав награбоване своїм. Парламентський адмірал Блейк був відряджений покласти край цим бесчинствам, і Руперт відплив до Португалії, де йому обіцяли притулок, однак Блейк нагнав його в порту Лісабона. Викритий як пірат, принц відправляється у вільне плавання по Середземномор'ю і Атлантиці. Навесні 1652 р Руперт плавав до берегів Західної Африки, де був поранений в бою з аборигенами. Він відплив у Вест-Індію влітку +1652, і виявив, що роялістський анклав на Барбадосі, де він сподівався знайти притулок, капітулював перед Співтовариством. Восени, по шляху з Віргінських островів, в бурі загинули два з чотирьох кораблів Руперта, одним з них командував Моріц. Пригнічений смертю брата, принц повернувся до Європи в 1653 році.

Руперт був тепло зустрінутий при дворі короля-вигнанця Карла II в Парижі, проте люб'язності танули пропорційно тому, як з'ясовувалася точна сума видобутку, привезеної їм з Вест-Індії. Розчарований принц провів наступні шість років в безвісності, встигнувши посваритися через спадщину зі старшим братом.
Після реставрації Карла II в 1660 році Руперт повернувся в Англію і був добре прийнятий королем, незважаючи на колишні розбіжності. Він отримав щорічну пенсію і призначений в Таємний рада в 1662 році, предметом його особливої \u200b\u200bстурбованості було стан військово-морського флоту. Руперт також проявив інтерес до зарубіжних комерційним підприємствам, ставши першим губернатором Компанії Гудзонової затоки в 1670 році. Територія, надана Компанії, була названа "Земля Принца Руперта" в його честь. Був він і активним акціонером Африканської компанії. Внесок Руперта в розвиток торгівлі був відзначений іменною каменем, покладеним в основу нової Королівської біржі. Принц як адмірал брав активну участь у Другій та Третій англо-голландських війнах, відігравши значну роль в битві при Лоустофте і в перемозі в день святого Якова (25 липня 1666). З 1673 Руперт присвятив себе адміністративній роботі в адміралтействі. Він помер у віці 62 років в 1682 році і з почестями похований у Вестмінстері.

Продовжуючи проявляти інтерес до наукових експериментів, Руперт став одним із засновників Королівського товариства. Зокрема, він експериментував з виробництвом пороху (запропонований ним спосіб робив порох в 10 разів ефективніше), намагався вдосконалити рушниці, винайшов сплав, відомий як "метал принца", а також розробив пріспосбленіе для, так би мовити, глибоководних занурень :) Принц сформулював математичну проблему про "кубі Руперта", досяг певних успіхів як шифрувальник, побудував водяний млин на Хакнійскіх болотах, розробив морське знаряддя, яке назвав Rupertinoe, придумав механізм, який забезпечує баланс квадранта при вимірах на борту корабля, намагався вдосконалити хірургічні інструменти і був автором неабияких гравюр.

Що стосується особистого життя, то Руперт ніколи не був одружений, проте залишив по собі двох незаконнонароджених дітей: сина Дадлі (1666) від Френсіс Берд і дочка Руперту (+1673) від актриси Маргарет Хьюз (Хьюджес). Остання саме завдяки зв'язку з Рупертом стала першою професійною актрисою в англійському театрі, в 1669 році Маргарет нарівні з чоловіками акторами користувалася привілеєм "королівських слуг" - її не могли заарештувати за борги. Це було дуже до речі, тому що спосіб життя вона вела марнотратний. За час їх зв'язку Руперт подарував їй коштовностей на 20 тисяч фунтів, причому серед них були і фамільні прикраси Пфальц, а також придбав для Маргарет особняк ще за 25 тисяч. Руперту подобалася сімейне життя - або її подоба - він із задоволенням відзначав, спостерігаючи за маленькою дочкою: "Вона вже править усім будинком і іноді навіть сперечається зі своєю матір'ю, що смішить всіх нас". Існує думка, що Маргарет стала морганатичної дружиною Руперта. Своє майно він заповів порівну їй і дочки.

Батавской слізки або болонські склянки, а також краплі принца Руперта - це застиглі краплі загартованого скла, що володіють надзвичайно міцними властивостями. В Англії їх привіз принц Руперт Пфальцский в середині XVII століття. Тоді ж вони привернули пильну увагу вчених.

13886 1 3 19

Швидше за все, подібні скляні краплі були відомі склодувів з незапам'ятних часів, проте увагу вчених вони залучили досить пізно: десь в середині XVII століття. З'явилися вони в Європі (за різними джерелами, в Голландії, Данії або Німеччині). Технологія виготовлення «слёзок» трималася в секреті, але на перевірку виявилася дуже простий.

Якщо капнути розплавленим склом в холодну воду, виходить крапля в формі пуголовка, з довгим вигнутим хвостом. При цьому крапля має виняткову міцність: по її «голові» можна бити молотком, і вона не розіб'ється. Але якщо надломити хвостик, крапля миттєво розлітається на дрібні осколки.

На кадрах, зареєстрованих за допомогою високошвидкісної зйомки, видно, що фронт «вибуху» рухається по краплині з великою швидкістю: 1,2 км / с, що майже в 4 рази вище швидкості звуку.

В результаті різкого охолодження, скляна крапля відчуває сильні внутрішні напруги, що і викликає такі дивні властивості. Зовнішній шар краплі охолоджується так швидко, що структура скла не встигає перебудуватися. Серцевина виявляється розтягнута, а зовнішній шар - стиснутий. Аналогічним чином отримують загартоване скло - однак у нього немає того хвостика, за який можна так легко зламати оболонку.