Kiedy szklana szklanka spadnie na podłogę i stłucze się, jej kawałki będą różnej wielkości, od dużych
Autorzy: Stéphane Coy, Gerard van Dalen, Jean-FrançoisMolinari i Daniel Bonn zbadali proces fragmentacji i odkryli, że istnieją dwa bardzo różne sposoby niszczenia. Szkło na przystankach psuje się inaczej, bo zostało przetworzone w specjalny sposób, przez co występuje w nim wewnętrzne napięcie: ostatecznie prowadzi do podobieństwa fragmentów.
Badanie procesu zachodzącego w szkleprzystanku autobusowego naukowcy zbadali podobny rodzaj szkła, zwany łzą księcia Ruperta lub łzą holenderską. Wykonuje się je poprzez wlanie stopionego szkła do zimnej wody. Ponieważ szkło najpierw twardnieje na zewnątrz, a dopiero potem od wewnątrz, wewnątrz kropli powstają duże naprężenia, porównywalne z tymi, które powstają w szybie przystanku autobusowego.
W Internecie można znaleźć wiele filmów pokazujących szczególne właściwości takich kropli: wytrzymują uderzenie młotkiem, ale rozpadają się na kawałki, jeśli uszczypniemy ich ogon.
Badacze na przykładzie 22 tys.rodzaje kropelek, badano różne procesy fragmentacji. Porównali proces fragmentacji kropli księcia Ruperta z innymi obiektami i odkryli, że istnieją dwa typy procesów fragmentacji, które nazwali hierarchicznym i losowym.
Kiedy upuścisz na podłogę zwykłą szklankę,zachodzi proces hierarchiczny. Energia powstająca podczas ruchu szkła jest znacznie większa niż energia potrzebna do pojedynczego pęknięcia. Aby pozbyć się całej energii kinetycznej, wewnątrz szkła pojawia się coraz więcej pęknięć. Proces jest hierarchiczny – przechodzi od dużych pęknięć do coraz mniejszych.
Większość sytuacji, w których obiekty pękająsą typu hierarchicznego. Wyjątkiem jest sytuacja, gdy energia do zniszczenia obiektu nie pochodzi z zewnątrz, ale jest wynikiem naprężeń wewnętrznych, jak w przypadku szyby przystanku autobusowego i spadków księcia Ruperta. W tym przypadku powstawanie pęknięć nie następuje od dużych do małych, ale w całkowicie losowy sposób. W rezultacie fragmenty mają określony rozmiar określony przez wielkość naprężeń wewnętrznych w materiale.
Czytaj więcej
Powstała pierwsza dokładna mapa świata. Co jest nie tak ze wszystkimi innymi?
Elon Musk: pierwsi turyści na Marsa zginą
Duże szczątki chińskiej stacji kosmicznej „Skylab” lecą na Ziemię