Ļaujiet man jūs iepazīstināt ar vienu no interesantajām stikla īpašībām, ko parasti sauc par prinča Rūperta pilieniem (vai asarām). Ja aukstā ūdenī nometīsiet kausētu stiklu, tas sacietēs piliena formā ar garu tievu asti. Tūlītējas dzesēšanas dēļ piliens iegūst paaugstinātu cietību, tas ir, to nav tik viegli sasmalcināt. Bet, ja šādam stikla pilienam nolauzīsi plāno asti, tas uzreiz uzsprāgs, izkaisot ap sevi smalkākos stikla putekļus.

Stikla pilienus izgudroja Vācijā 1625. gadā. 17. gadsimtā pastāvēja uzskats, ka stikla asaras patiesībā tika izgudrotas Holandē, tāpēc tās nepareizi sauca par holandiešiem. Lielbritānijā stikla asaras kļuva slavenas, pateicoties britu Palestīnas hercogam Rupertam. Viņš tos uzdāvināja karalim Kārlim II, kurš savukārt tos nodeva Karaliskajai zinātniskajai biedrībai izpētei. Par godu hercogam stikla asaras sāka saukt par “Ruperta pilieniem”. Hercoga Rūperta pilienu pagatavošanas metode ilgu laiku tika turēta noslēpumā. Tās tika pārdotas visiem kā smieklīgas rotaļlietas.

Mūsdienās holandiešu asaru “darba” mehānisms ir rūpīgi izpētīts. Ja izkausēts stikls iekrīt aukstā ūdenī, tas ātri sacietē, uzkrājot neticamu mehānisko spriegumu. Nosacīti atšķirsim pilienu ārējo slāni un iekšējo serdi. Piliens atdziest no virsmas, un tā ārējais slānis saraujas un samazinās apjoms, kamēr kodols paliek šķidrs un karsts.

Pēc tam, kad temperatūra bumbiņas iekšpusē pazeminās, kodols sāks sarukt. Tomēr jau tā cietais ārējais slānis izturēs procesu. Ar starpmolekulāro pievilkšanas spēku palīdzību tas izturīgi notur kodolu, kas, atdzesēts, ir spiests aizņemt lielāku tilpumu nekā tad, ja tas atdziest brīvi.

Rezultātā uz robežas starp ārējo slāni un serdi radīsies spēki, velkot ārējo slāni uz iekšu, radot tajā spiedes spriegumus, bet iekšējo serdi uz āru, radot tajā stiepes spriegumus. Šie spriegumi, kad atdzesē pārāk ātri, ir diezgan nozīmīgi. Tātad bumbiņas iekšpuse var atrauties no ārpuses, un tad pilītē veidojas burbulis.

Ja plīsuma virsmas slāņa integritāte tiek traucēta, spriedzes spēks nekavējoties tiek atbrīvots. Pats saldētais stikla piliens ir ļoti spēcīgs. Tas var viegli izturēt āmura sitienu. Taču, ja nolauž asti, tā sabrūk tik ātri, ka vairāk atgādina stikla sprādzienu.

Komentāri: 0

Sergejs Rižikovs

2008.–2010. gadā Maskavas Valsts universitātes Fizikas fakultātes Lielajā demonstrācijas auditorijā tika lasītas Sergeja Borisoviča Rižikova lekcijas ar fizisko eksperimentu demonstrējumiem. M. V. Lomonosovs.

Mēs nekad neesam spējuši atrast šīs plaši izplatītās pārliecības sākotnējo avotu: nevienu papīra lapu nevar salocīt divas reizes vairāk nekā septiņas (pēc dažiem avotiem astoņas) reizes. Tikmēr pašreizējais locīšanas rekords ir 12 reizes. Un vēl pārsteidzošāk ir tas, ka tas pieder meitenei, kura matemātiski pamatoja šo "papīra lapas mīklu".

Aleksandra Skripčenko

Matemātiķe Aleksandra Skripčenko par biljardu kā dinamisku sistēmu, racionālajiem leņķiem un Puankarē teorēmu.

Džulio M. Otino

Vienkārša divdimensiju periodiska viskoza šķidruma kustība var kļūt haotiska, kā rezultātā notiek efektīva sajaukšanās. Eksperimenti un datorsimulācijas noskaidro šīs parādības mehānismu.

Iespējams, ātrgaitas liftos esat piedzīvojis dīvainas fiziskas sajūtas: kad lifts sāk braukt uz augšu (vai palēninās, braucot uz leju), jūs esat piespiests pie grīdas, un jums šķiet, ka uz brīdi esat smagāks; un bremzēšanas brīdī virzoties uz augšu (vai startējot, braucot uz leju), lifta grīda burtiski pazūd no zem kājām. Jūs pats, iespējams, neapzinoties, piedzīvojat inerciālo un gravitācijas masu līdzvērtības principa iedarbību. Kad lifts sāk virzīties uz augšu, tas kustas ar paātrinājumu, kas tiek pievienots paātrinājumam gravitācijas dēļ neinerciālajā (paātrinošā) rāmī, kas saistīts ar liftu, un jūsu svars palielinās. Taču, tiklīdz lifts sasniedz “kreisēšanas ātrumu”, tas sāk kustēties vienmērīgi, svara “pieaugums” pazūd un svars atgriežas ierastajā vērtībā. Tādējādi paātrinājums rada tādu pašu efektu kā gravitācija.

Fiziskā ķermeņa kustība vienā dimensijā nav atkarīga no tā kustības pārējās divās dimensijās. Piemēram, lielgabala lodes lidojuma trajektorija ir divu neatkarīgu kustības trajektoriju kombinācija: vienmērīga horizontāla kustība ar lielgabala lodes ātrumu un vienmērīgi paātrināta vertikāla kustība gravitācijas ietekmē.

Vladimirs Pavlovs

Ievada jēdzieni. Fizikas mērķis. Pamatprincipi un jēdzieni. Telpas-laika jēdziens. Telpas un laika simetrijas principi. Dinamiskais princips. Darbība. Lagranža funkcija. Eilera-Lagranža vienādojumi. Saglabāšanas likumi. Noether teorēma. Enerģija, impulss, mirklis. Keplera problēma. Modeļi. Hamiltona formālisms. Leģendas displejs. Hamiltona funkcija. Hamiltona vienādojumi. Puasona kronšteins. Invariants mehānikas formulējums.

Kad ķermenis sāk kustēties, tam ir tendence turpināt kustību. Pirmais Ņūtona mehānikas likums nosaka: ja ķermenis kustas, tad, ja nav ārējas ietekmes, tas turpinās kustēties taisni un vienmērīgi, līdz tiks pakļauts ārējam spēkam. Šo tendenci sauc par lineāro impulsu. Tāpat ķermenis, kas rotē ap savu asi, ja nav spēku, kas bremzē rotāciju, turpinās griezties, jo rotējošajam ķermenim ir noteikts kustības apjoms, kas izteikts kā leņķiskais impulss vai, īsi, leņķiskais impulss vai leņķiskais impulss. .

Galileo Galilejs ir viens no cilvēkiem, kurš kļuva slavens ar kaut ko tādu, par ko viņiem nevajadzēja pelnīt slavu. Ikviens atceras, kā šo itāļu dabaszinātnieku mūža nogalē aizdomās par ķecerību tiesāja inkvizīcija un piespieda atteikties no pārliecības, ka Zeme griežas ap Sauli. Faktiski šis izmēģinājums praktiski neietekmēja zinātnes attīstību - atšķirībā no Galileo iepriekš veiktajiem eksperimentiem un secinājumiem, ko viņš izdarīja, pamatojoties uz šiem eksperimentiem, kas faktiski noteica mehānikas kā fizikālās nozares tālāko attīstību. zinātne

Ņūtona likumi, atkarībā no tā, kā uz tiem raugāties, atspoguļo vai nu klasiskās mehānikas sākuma beigas, vai beigu sākumu. Jebkurā gadījumā šis ir pagrieziena punkts fizikas zinātnes vēsturē - spožs visu līdz tam vēsturiskajam brīdim uzkrāto zināšanu apkopojums par fizisko ķermeņu kustību fizikālās teorijas ietvaros, ko mūsdienās mēdz dēvēt par klasisko mehāniku. Var teikt, ka Ņūtona kustības likumi aizsāka mūsdienu fizikas un dabaszinātņu vēsturi kopumā.

2013. gada 26. marts

Vai jūs zināt? Teikšu godīgi, es nezināju. Bet, spriežot pēc informācijas internetā, šī ir veca un ļoti populāra tēma! Padomājiet par to, kā tas izskatās? Pastāstiet mums vēlāk komentāros, un tagad mēs apskatīsim šo procesu visā tā krāšņumā, un kas zināja - varbūt viņi uzzinās detaļas!

Šī ir viena no interesantajām stikla īpašībām, ko tautā dēvē par “prinča Rūperta pilieniem” (pazīstama arī kā Rūperta bumbiņas vai holandiešu asaras)

Prinča Rūperta piliena pagatavošana ir ļoti vienkārša. Vienkārši paņemiet karstu glāzi un iemetiet to ūdens spainī. Tā kā ūdens ātri atdzesē stikla ārējo virsmu, temperatūra iekšpusē saglabājas ievērojami augsta. Kad stikls beidzot atdziest, tas saraujas tagad cietā ārējā apvalka apvalkā. Šīs saspiešanas dēļ uz ārējo daļu tiek izveidots ļoti spēcīgs spiedes spriegums, savukārt iekšējā daļa atrodas stiepes sprieguma stāvoklī. Rezultātā mums ir kaut kas rūdīta stikla veidā, lai gan ne gluži.

Bet kas ir tik pārsteidzošs par prinča Rūperta kritumu? Atšķirībā no parastā stikla šo pilienu nevar salauzt, pat ļoti spēcīgi uzsitot ar āmuru - vismaz tad, ja trāpa galvenajai “pilienam”. Tajā pašā laikā, ja asaras “aste” ir nedaudz bojāta, tā eksplodē kā granāta - taču to var redzēt tikai ar kameru, kas spēj filmēt ar ātrumu 100 000 kadru sekundē. Tas ir tieši tas, ko varat redzēt augstāk esošajā videoklipā.

Bojājuma ātrums ir aptuveni 4 tūkstoši 200 km stundā.

Kas tas par princi? Un to mēs tagad uzzināsim!

Princim Rūpertam, karaļa Kārļa II māsīcai, bija aptuveni tikpat titulu, cik viņam bija dabisko talantu: grāfs Reinas Palatīns, Bavārijas hercogs, grāfs Holderness, Kamberlendas hercogs, nepilna laika kavalērists, jūrnieks, zinātnieks, administrators un mākslinieks. .

Viņa tēvs Frīdrihs fon Pfalcas bija Čehijas karalis tieši vienu ziemu un visu savu turpmāko dzīvi pavadīja Holandē. Jau bērnībā Ruperts apguva galvenās Eiropas valodas, demonstrēja labas matemātiskās spējas un zīmēšanas talantu. Rūperts savu militāro karjeru sāka 14 gadu vecumā, pavadot Oranžas princi Rinbergas aplenkumā. Divus gadus vēlāk, iebrukuma Brabantā laikā, viņš iestājās prinča gvardes dienestā un nākamajā gadā kopā ar vecāko brāli apmeklēja angļu radiniekus, atstājot ārkārtīgi labvēlīgu iespaidu uz Kārli Pirmo. No šī ceļojuma viņš atgriezās ar goda mākslas maģistra grādu, kas piešķirts izcilajam viesim Oksfordā.

1637. gadā Ruperts piedalījās Bredas aplenkumā, pēc kura kopā ar brāli un skotu algotņu nodaļu devās cīņā uz Vestfāni, kur 1638. gada rudenī tika sagūstīts. Viņš nīkuļoja cietumā līdz 1641. gadam, un tajā laikā lords Arundels, Anglijas vēstnieks Vīnē, uzdāvināja princim suni, kas vēlāk ieguva lielu slavu.

Tas bija balts pūdelis, kas it kā kontrabandas ceļā ievests no Turcijas, kur sultāns bija aizliedzis ārzemniekiem iegādāties šīs šķirnes suņus. "Bija ārkārtīgi interesanti vērot, kā šis nekaunīgais un nemierīgais vīrietis uzjautrināja, mācot sunim disciplīnu, ko viņš pats nekad nebija zinājis." Pūdelis, kurš saņēma vienkāršo segvārdu Puika, vienmēr pavadīja Rūpertu līdz viņa nāvei Mārstonmūras kaujā. Pūdelis ar prieku atcerējās "Apaļgalvu" brošūrās, piemēram, vienā gravējumā viņš attēlots ņurdam uz Kromvela izšķīdinātajiem parlamenta deputātiem. Zēns baudīja daudzas privilēģijas - viņš gulēja sava kunga gultā, izmantoja vairāk frizieru pakalpojumus nekā pats Rūperts un saņēma visvairāk nieciņu no karaļa Čārlza rokām, kurš piekāpīgi ļāva Bojam sēdēt savā krēslā. Pēc baumām, suns bijis ļoti gudrs. Tātad, pie vārda “Kārlis”, viņš sāka priecīgi lēkāt un mīlēja klausīties liturģiju, pagriežot seju pret altāri. Tas, acīmredzot, izraisīja baumas, ka Gars seko Rūpertam Zēna veidolā, sakot, ka suns var kļūt neredzams un piedalās nekromantijas sesijās, ko vada tā īpašnieks. Un nabags tika nogalināts, kā saka, cīņa bija sudraba lode.

Atgriezīsimies pie prinča:) Papildus ieslodzījuma gados Puika apmācīšanai, Ruperts veica arī teoloģiskas sarunas ar biktstēviem, pretojoties mēģinājumiem pievērst viņu katolicismam, pilnveidoja graviera iemaņas, lasīja grāmatas par kara mākslu un sāka romāns ar gubernatora meitu. Pateicoties Kārļa Pirmā pūlēm, Rūperts saņēma brīvību ar nosacījumu, ka viņš nekad vairs nevērsīs ieročus pret imperatoru. 1642. gada augustā princis un viņa jaunākais brālis Morics ieradās Anglijā Anglijas un Skotijas kontinentālo karu veterānu vienības vadībā, lai pilsoņu karā ar parlamentu darbotos karaļa pusē. Apbalvots ar Prievītes ordeni, Rūperts stāvēja karaļa kavalērijas priekšgalā, taču drīz vien prieks par viņa ierašanos kļuva tālu no universāla. Lai gan Rūperts bija pieredzējis karavīrs, viņam bija raksturīga jauneklīga degsme, kas līdz ar svešajām manierēm atbaidīja karaļa cienījamos padomdevējus. Jo īpaši viņu saprotamo neapmierinātību izraisīja prinča paziņojums, ka viņš vēlas saņemt pasūtījumus tikai no sava augstprātīgā tēvoča. Jaunība Rūpertam bija slikti kalpojusi. Edžhilas kaujā 1643. gada oktobrī viņa kavalērija pilnībā iznīcināja parlamenta kavalēriju, taču, vajāšanas aizvests, Rūperts pameta laukumu, tādējādi liedzot rojālistiskajam spēkam iespēju nodarīt izšķirošu sakāvi apaļgalvjiem.

Princis izrādīja ievērojamu enerģiju, apvienojot administratīvo darbu ar militārām operācijām visu 1643-44: viņš ieņēma Bristoli, valdīja Velsu, atcēla Jorkas aplenkumu... Pēc sakāves pie Mārstonmūras Rūperts nostājās rojālistu armijas priekšgalā, nomināli. vadīja Velsas princis. Iekšējās nesaskaņas un vairāki objektīvi iemesli noveda pie sakāves Nesebijā, pēc kuras Rūperts apšaubīja kara veiksmīgo iznākumu karalim un ieteica Čārlzam vienoties ar parlamentu. Tas tika uzskatīts par ļaunprātīgu nolūku, par ko karalis beidzot pārliecinājās pēc tam, kad princis nodeva Bristoli parlamenta karaspēkam. Karalis atlaida Rūpertu, kurš ieradās Ņūarkā un pieprasīja tiesu, kā rezultātā tika atgriezts viņa labais vārds, bet ne pavēle. 1646. gadā prinči Rūperts un Morics tika izraidīti no Anglijas ar parlamenta rīkojumu.

Kontinentā Ruperts vadīja angļu emigrantu vienības, kas stājās Francijas dienestā un komandēja viņus militārajās operācijās pret Spāniju. Pēc otrā pilsoņu kara uzliesmojuma Anglijā princis ar mainīgiem panākumiem izmēģināja sevi kā jūrnieku. 1649. gadā viņš kopā ar Moricu saņēma 8 kuģu vadību un Ormondas marķīza vadībā devās uz Īriju, kur turpināja krāšņo angļu tradīciju – aplaupīja svešiniekus un laupījumu nodeva savējiem. Parlamenta admirālis Bleiks tika nosūtīts, lai izbeigtu šos sašutumus, un Rūperts ar kuģi devās uz Portugāli, kur viņam tika apsolīts pajumte, taču Bleiks viņu panāca Lisabonas ostā. Atmaskots kā pirāts, princis dodas brīvā ceļojumā pāri Vidusjūrai un Atlantijas okeānam. 1652. gada pavasarī Ruperts devās uz Rietumāfrikas krastiem, kur tika ievainots cīņā ar aborigēniem. 1652. gada vasarā viņš devās uz Rietumindiju un atklāja, ka Barbadosas rojālistiskais anklāvs, kurā viņš cerēja atrast patvērumu, ir kapitulējis Sadraudzības priekšā. Rudenī ceļā no Virdžīnu salām vētrā pazuda divi no četriem Rūperta kuģiem, vienu no tiem komandēja Morics. Brāļa nāves nomākts, princis atgriezās Eiropā 1653. gadā.

Rūperts tika sirsnīgi uzņemts trimdā karaļa Kārļa II galmā Parīzē, taču patīkamie izgaismoja proporcionāli tam, kā noskaidrojās precīzs viņa no Rietumindijas atvestā laupījuma daudzums. Vīlies princis nākamos sešus gadus pavadīja neskaidrībā, strīdoties ar vecāko brāli par mantojumu.
Pēc Kārļa II atjaunošanas 1660. gadā Rūperts atgriezās Anglijā un karalis viņu labi uzņēma, neskatoties uz iepriekšējām atšķirībām. Viņš saņēma mūža renti un tika iecelts Slepenajā padomē 1662. gadā, un viņam īpaši rūpēja flotes stāvoklis. Rūperts arī interesējās par ārzemju komercuzņēmumiem, kļūstot par pirmo Hadsona līča uzņēmuma gubernatoru 1670. gadā. Uzņēmumam piešķirtā teritorija viņam par godu tika nosaukta par "Prinča Rūperta zemi". Viņš bija arī aktīvs Āfrikas uzņēmuma akcionārs. Ruperta ieguldījumu tirdzniecības attīstībā atzina jaunās Karaliskās biržas pamatakmens. Princis kā admirālis aktīvi piedalījās Otrajā un Trešajā anglo-holandiešu karā, spēlējot nozīmīgu lomu Lovestoftas kaujā un Svētā Jēkaba ​​dienas uzvarā (1666. gada 25. jūlijā). No 1673. gada Ruperts nodevās administratīvajam darbam Admiralitātē. Viņš nomira 62 gadu vecumā 1682. gadā un tika apbedīts ar pagodinājumu Vestminsterā.

Turpinot interesi par zinātniskiem eksperimentiem, Rūperts kļuva par vienu no Karaliskās biedrības dibinātājiem. Jo īpaši viņš eksperimentēja ar šaujampulvera ražošanu (viņa piedāvātā metode padarīja šaujampulveri 10 reizes efektīvāku), mēģināja uzlabot ieročus, izgudroja sakausējumu, kas pazīstams kā “prinča metāls”, kā arī izstrādāja ierīci, lai, tā sakot, dziļjūras niršana:) Princis formulēja matemātiski "Ruperta kuba" problēmu, guva pazīstamus panākumus kā šifru lasītājs, uzcēla ūdens dzirnavas Heknija purvos, izstrādāja jūras ieroci, ko sauca par Rupertīno, izgudroja mehānisms, kas nodrošināja kvadranta līdzsvaru, veicot mērījumus uz kuģa, mēģināja pilnveidot ķirurģiskos instrumentus un bija neordināru gravējumu autors.

Runājot par personīgo dzīvi, Rūperts nekad nav precējies, bet atstāja divus ārlaulības bērnus: dēlu Dadliju (1666) no Frānsisas Bērdas un meitu Rūpertu (1673) no aktrises Mārgaretas Hjūzas (Hjūza). Pēdējā, tieši pateicoties saiknei ar Rūpertu, 1669. gadā kļuva par pirmo profesionālo aktrisi angļu teātrī, Margareta kopā ar aktieriem vīriešiem baudīja “karaļa kalpu” privilēģiju – viņu nevarēja arestēt par parādiem. Tas bija ļoti noderīgi, jo viņa vadīja izšķērdīgu dzīvesveidu. Viņu attiecību laikā Rūperts viņai uzdāvināja rotaslietas 20 tūkstošu mārciņu vērtībā, tostarp ģimenes rotaslietas no Pfalcas, kā arī nopirka Margaretai savrupmāju vēl par 25 tūkstošiem. Rūpertam patika ģimenes dzīve vai tās līdzība, viņš ar prieku atzīmēja, vērojot savu mazo meitu: "Viņa jau valda pār visu māju un dažreiz pat strīdas ar māti, kas liek mums visiem smieties." Tiek uzskatīts, ka Mārgareta kļuva par Ruperta morganatisko sievu. Savu īpašumu viņš vienlīdzīgi novēlēja viņai un savai meitai.

Prinča Rūperta asara, Batavijas vai Holandes pilieni, velna asara – tie visi ir vienas un tās pašas fiziskās parādības nosaukumi. Šādas plīsuma apaļā daļa ir īpaši stiprs stikls, un tā aste ir tā Ahileja papēdis, kas, salaužot, pārvērš visu konstrukciju putekļos.

Viedokļi par prinča Rūperta pilienu izcelsmi ir ļoti dažādi. Daži avoti norāda, ka tie tika izgudroti 1625. gadā Vācijā. Bet tās sauc arī par “Batavijas asarām”, un lūk, kāpēc.

Kā tika atklāts princis Rūperts Drops

Reiz Holandē mums nepazīstams zinātnieks veica interesantu eksperimentu. Viņš izkausēja stikla nūju uz spēcīga degļa un satricināja šķidruma izkausētos pilienus traukā ar parastu ūdeni. Stikla pilieni, sasaluši aukstā ūdenī, ieguva dīvainu formu, kas atgādina kurkuļus ar apaļu galvu un tievu čūskai līdzīgu asti. Atklājums atstāja pētnieku iespaidu, un viņš savam atklājumam deva nosaukumu - Batavijas asaras par godu Bataviai - agrākajam savas dzimtenes nosaukumam. Kā izrādījās, zinātnieka atklājums neaprobežojās ar to, jo vēlāk viņš atklāja viņu interesantāko īpašumu.

Tiek uzskatīts, ka stikls ir diezgan trausls materiāls. Bet šo stikla pilienu īpašības ir tādas, ka pat ar daudziem sitieniem ar āmuru pa noapaļoto daļu tie nesaplīst. Turklāt, ja eksperimenta laikā jūs novietojat šo pilienu zem preses uz metāla plāksnes, tad uz tā paliks piliens formas nospiedums. Bet, tiklīdz jūs nolaužat tās tievās astes galu, tas acumirklī eksplodē miljonos sīkos fragmentos.

Tā vai citādi Batavian Tears kļuva plaši pazīstamas pēc tam, kad britu Palestīnas hercogs Ruperts tās pasniedza kā dīvainu dāvanu Lielbritānijas karalim Kārlim II. Pēc tam karalis uzdeva Karaliskajai zinātniskajai biedrībai izpētīt viņu noslēpumaino un uzjautrinošo dabu. Par godu Palestīnas princim Batavijas asaras sāka saukt ne mazāk kā par prinča Rūperta stikla pilieniem. To izveides metode ilgu laiku tika turēta visstingrākajā noslēpumā, taču ikviens tos varēja iegādāties kā smieklīgu suvenīru.

Kāpēc prinča Rūperta piliens uzsprāgst?

Mūsdienās stikla pilienu neparastās uzvedības iemesli jau ir zinātniski pierādīti. Fakts ir tāds, ka, kad stikla pilieni nokļūst aukstā ūdenī, tie ātri sasalst. Katrā no tiem tiek radīts liels mehāniskais spriegums. Ja iedomājaties, ka piliens sastāv no čaumalas un serdes, varat saprast, ka tas vispirms sāk sacietēt virspusē, tas ir, tā apvalks samazinās un saraujas, kamēr kodols turpina būt karsts un šķidrs.

Samazinoties piliena iekšējai temperatūrai, sāk saspiesties arī serde, bet tagad ārējā sasaldētā slāņa dēļ rodas pretestība. Ciešas starpmolekulāras saites ļauj tai saspiest kodolu, kas jau aizņem lielāku tilpumu.

Starp čaulu un serdi rodas ļoti spēcīgs spriegums, attiecīgi - kompresija uz ārējā slāņa un spriedze uz iekšējo. Ja izkausētu stiklu ievieto pārāk aukstā ūdenī, sprieguma līmenis sasniegs maksimumu un ļaus piliena iekšpusei atdalīties no ārpuses, veidojot burbuli.

Tie ir iekšējie saspiešanas un spriedzes spēki, kas pretojas jebkuram trieciena spēkam. Nolaužot lāses “asti”, mēs iznīcināsim virskārtu, kas ļaus iekšējam stiepes spiedienam darboties pilnā spēkā, un stikla piliens tiks izpūsts līdz putekļiem. Šī iekšējā spriedze ir tik liela, ka sprādziens notiek burtiski vienā mirklī. Tāpēc, veicot eksperimentu, noteikti uzglabājiet aizsargbrilles.

Nesen zinātnieku grupa no dažādām pasaules daļām mēģināja “notikt līdz apakšai” patiesībai un noskaidrot, kāpēc un kā tieši notiek sprādziens, kad prinča Rūperta Drop astei nolūst.

Fakts ir tāds, ka tad, kad tiek bojāts ārējais apvalks, parādās plaisa, kas iekļūst tieši piliena “sirdī”, kur koncentrējas tas pats sprieguma spēks.

Paturot prātā zinātniski pierādīto faktu, ka ārējais slānis ir saspiests un iekšējais slānis ir izstiepts, zinātnieki pētīja, kā tieši spiediens tiek sadalīts asaras iekšpusē. Izrādījās, ka kompresijas spēks pie ārējā apvalka pārsniedz atmosfēras spiedienu 7000 reižu un sasniedz 700 megapaskālu. Tas ir neticami, ņemot vērā, ka stikla plīsuma virsma ir neparasti plāna un tās laukums ir tikai 10% no visa piliena ķermeņa.

Pētnieki arī atklāja, ka, lai Prince Rupert Drop varētu eksplodēt, plaisām ir jāsasniedz tā centrs. Sitot ar āmuru vai kādu citu triecienu pret kritiena galvu, plaisas izkliedējas pa tās virsmu, neiekļūstot iekšējā spriegojuma zonā. Tas izskaidro bumbas stiprumu. Kad “aste” tiek iznīcināta, plaisām izdodas iekļūt stikla plīsuma iekšējā daļā, kas izraisa sprādzienu.

Moderns prinča Rūperta pilienu efekta pielietojums

Prince Rupert drop uzvedības princips jau ir veiksmīgi pielietots rūpniecībā. Šis stikla veids visiem ir pazīstams kā “rūdīts”.
Iepriekš tika ražotas “rūdītās glāzes”. Tos varēja nomest uz grīdas bez sirdsapziņas sāpēm — tā nekad nesaplīsa no trieciena. Bet mikroshēma, kas nejauši parādījās uz malas, jebkurā brīdī var izraisīt tās sprādzienu. Tāpēc ar šādiem traukiem bija jārīkojas vēl uzmanīgāk nekā ar parasto stiklu.

Automobiļu stikls mūsdienās tiek izgatavots pēc līdzīga principa. Papildus tam, ka tas ir izturīgāks, tam ir vēl viena svarīga priekšrocība pasažieru drošībai – ja tiek sabojāta, tā sadrūp mazos gabaliņos ar noapaļotām malām. Slapjam stiklam saplīstot, veidojas asas un lielas lauskas, kas var izraisīt nopietnus savainojumus.
Sānu un aizmugurējie logi ir izgatavoti no rūdīta stikla, savukārt vējstikli tiek izgatavoti, līmējot vairākus šāda stikla slāņus, izmantojot īpašu polimēru plēvi, kas negadījuma gadījumā neļaus tiem izlidot.

Video par prinča Rūperta piliena efektu

Nosacīti atšķirsim pilienu ārējo slāni un iekšējo serdi. Piliens atdziest no virsmas, un tā ārējais slānis saraujas un samazinās tilpums, kamēr kodols paliek šķidrs un karsts.

Pēc tam, kad temperatūra bumbiņas iekšpusē pazeminās, kodols sāks sarukt. Bet procesam pretosies jau tā cietais ārējais slānis. Ar starpmolekulāro pievilkšanas spēku palīdzību tas izturīgi notur kodolu, kas, atdzesēts, ir spiests aizņemt lielāku tilpumu nekā tad, ja tas atdziest brīvi.

Rezultātā uz robežas starp ārējo slāni un serdi radīsies spēki, velkot ārējo slāni uz iekšu, radot tajā spiedes spriegumus, bet iekšējo serdi uz āru, radot tajā stiepes spriegumus.

Pārāk ātri atdzesējot, šie spriegumi ir ļoti lieli. Tātad bumbiņas iekšējā daļa var atdalīties no ārējās daļas, un tad pilē veidojas burbulis.

Ļoti liels atlikušais spriegums rada neparastas īpašības, piemēram, spēju izturēt āmura sitienu pa Prince Rupert kritiena galvu, nesalaužot tā integritāti.

Bet, ja jūs nedaudz sabojājat asti, piliens sabrūk lielā ātrumā. Iznīcināšana notiek ar ātrumu 1658 metri sekundē, kas ir aptuveni 5968,8 kilometri stundā.

Prinča Rūperta lāse izskatās pēc stikla kurkuļa, ko radījis iesācējs stikla pūtējs, taču tas ir tik spēcīgs, ka to pat nevar salauzt ar āmuru. Tomēr pietiek viegli uzsist pa “asti”, un tas sabirst pulverī. Zinātnieki ir mēģinājuši atrast šo neizskaidrojamo īpašību cēloni gandrīz 400 gadus, un tagad Kembridžas Universitātes un Tallinas Tehnoloģiju universitātes Igaunijā pētnieku komanda beidzot ir saņēmusi atbildi.

Batavijas asaras jeb prinča Rūperta pilieni pirmo reizi parādījās 17. gadsimtā un kļuva slaveni, kad Bavārijas princis Rūperts Anglijas karalim Kārlim II uzdāvināja piecus no šiem piekariņiem. Tie tika iesniegti Karaliskajai biedrībai pētīšanai 1661. gadā, taču, neskatoties uz gandrīz četrus gadsimtus ilgus pētījumus, izskaidrojums to dīvainajām īpašībām ir atrasts tikai tagad. Pilieni ir izgatavoti no kausēta stikla ar augstu termiskās izplešanās koeficientu un ievietoti traukā ar aukstu ūdeni. Izkausētais stikls acumirklī sasalst raksturīgā pilienu formā.

Lai pētītu prinča Rūperta pilienus, zinātnieki izmantoja paņēmienu, kurā caurspīdīgs 3D objekts tiek ievietots iegremdēšanas vannā, lai caur to varētu iziet polarizēta gaisma. Gaismas polarizācijas izmaiņas objektā atbilst sprieguma līnijām. Iepriekšējais Tallinas un Kembridžas fiziķu darbs, kas datēts ar 1994. gadu, ietvēra pilienu, kas eksplodē ar gandrīz miljonu kadru sekundē, filmēšanu. Video var redzēt, kā pēc “astes” sabojāšanas plaisas izplatās pa pilienam ar ātrumu aptuveni 6500 kilometri stundā.

Jaunajā pētījumā konstatēts, ka stikla spiedes spriegums kritiena "galvā" ir aptuveni 50 tonnas uz kvadrātcollu, padarot to tikpat stipru kā tērauds. Tas notiek tāpēc, ka piliena ārpuse atdziest ātrāk nekā iekšpuse. Tādējādi piliena “galvas” centrā tiek ievadīts milzīgs spiediens, ko kompensē stiepšanās.

Kamēr šie spēki ir līdzsvarā, piliens ir ļoti spēcīgs un var izturēt ievērojamas slodzes. Bet, ja “aste” ir bojāta, šis līdzsvars tiek izjaukts, un daudzas mazas plaisas izplatās paralēli tās asij. Tas notiek ar tik lielu ātrumu, ka tas atgādina sprādzienu.