امروز : یکشنبه 7 خرداد 1396
مجله اینترنتی لوپر
منوی سایت


39 بازدید

کشف راز معمای 400 ساله فیزیک قطرات شاهزاده روپرت

دسته بندی : دانش و فناوری کد مطلب : 2152

کشف راز معمای 400 ساله فیزیک قطرات شاهزاده روپرت

تیمی از دانشمندان موفق به حل معمای 400 ساله فیزیک شدند.

به گزارش مجله اینترنتی لوپر به نقل از گیزمگ، قطرات «شاهزاده روپرت» به اندازه ای قوی هستند که فقط با چکش می توان آن ها را در هم شکست. با این حال، چنانچه فردی انتهای این قطرات را با فشار انگشت بشکند، به شکل پودر در می آیند.

قطره شاهزاده روپرت

حدود 400 سال است که فیزیکدانان به دنبال توضیح این پدیده هستند و به تازگی تیمی از دانشگاه پردو، دانشگاه کمبریج و دانشگاه صنعتی تالین در استونی این معما را حل کرده اند.

قطرات شاهزاده روپرت که اشک های Batavian نیز خوانده می شوند، در قرن هفده کشف شدند. آن ها زمانی معروف شدند که شاهزاده روپرت اهل باواریا در آلمان، پنج معما را در دربار چارلز دوم انگلستان مطرح کرد.

انجمن سلطنتی انگلستان در سال 1661 شروع به بررسی این قطرات کرد اما برخلاف چهار قرن تلاش محققان برای حل این معما، راز استحکام فوق العاده و همزمان شکنندگی خودتخریبی این قطرات در هاله ای از ابهام باقی ماند.

این قطره ها با استفاده از حباب های داغ و قرمزرنگ شیشه ذوب شده با ضریب انبساط حرارتی بالا و انداختن آن ها در ظرفی از آب سرد تولید می شوند؛ شیشه ذوب شده بلافاصله به شکل قطره دم دار جامد در می آید.

دانشمندان حاضر در این مطالعه از فتوالاستیسیته یکپارچه شده برای بررسی این قطرات استفاده کردند. در این تکنیک، یک شی سه بعدی شفاف در نوعی حمام غوطه ور معلق می شود و نور پلاریزه از میان آن عبور می کند. تغییرات حاصل شده در قطبیدگی نور در درون شی، به شکل نوارهای رنگین کمان به نمایش در می آید.

فیزیکدانان حاضر در این مطالعه بر روی سر قطره متمرکز شدند و دریافتند فشارهای کمپرسی (compressive stress) در شیشه حدود 50 تن در اینچ مربع است و این ویژگی به آن استحکام فولاد را می دهد.

به گفته تیم تحقیقاتی، این امر به این خاطر است که سطح بیرونی قطره سریع تر از داخل آن سرد می شود و این موضوع سطح بیرونی را به لایه ای متشکل از نیروهای فشاری قدرتمند تبدیل می کند و این نیروها به داخل قطره فشار می آورند.

شکستن قطره شاهزاده روپرت

نیروهای کمپرسی توسط نیروهای کششی داخل قطره متعادل می شوند و تا زمانی که این نیروها در حال تعادل باقی بمانند، قطره در وضعیت باثبات است و می تواند فشار فوق العاده ای را تحمل کند.

معمولا چون شیشه نوعی مایع فوق سرده شده است و نه جامد، هر ترکی در سطح آن گسترش یافته و آن را می شکند. اما در قطره شاهزاده روپرت، تعامل بین نواحی داخل و خارجی، این نیروها را به حاشیه می راند به طوری که ترک ها نمی توانند گسترش یابند.

با این حال، چنانچه دم قطره شکسته شود، ترک های موجود در آن گسترش می یابند، به محور قطره نفوذ کرده و وارد سر قطره می شوند. آسیب وارده به حدی بزرگ است که نیروهای متعادل شده آزاد می شوند و موجب انفجار قطره می شوند.

قطره شاهزاده روپرت

جزئیات این دستاورد علمی در Applied Physics Letters منتشر شد.

منبع : ایسنا

تاریخ انتشار : یکشنبه 24 اردیبهشت 1396
اشتراک گذاری :
مطالب پیشنهادی مرتبط
نظرات شما درباره این مطلب

اختیاری
= 4 + 5
- نظرات پس از تائید نمایش داده خواهند شد.
- نظراتی که در آنها به شخص خاصی توهین شده باشد ، تائید نخواهد شد.
- نظراتی که به عکس های بالا یا سایت مرتبط نباشد ، تائید نخواهد شد.
- نظرات خیلی کوتاه تائید نخواهد شد.