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子弹都打不碎的玻璃,为何用手轻轻一碰就碎了?

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发表于 2018-12-19 04:53:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
 世界上有一种东西:它几乎坚不可摧,但只要随手一捏就会瞬间自爆,似乎又脆弱无比,这两种相互矛盾的性质在它身上完美的结合为了一体。是的,这东西是一块玻璃。它得名于巴达维亚的鲁伯特王子,在英语中被称作‘Rupert‘s drop’,中文翻译就浪漫得多,叫‘鲁伯特之泪’。

来源:Purdue Engineering

  其实它原本是普普通通的玻璃。将玻璃融化后滴进冰水里,然后捞出来,就成了这个长得像蝌蚪一样的东西。

  然而大家千万不要被‘鲁伯特之泪’这个貌似有点浪漫的名字欺骗,这是一块相当头铁的玻璃。无坚不摧的液压机要压碎它,也需要20吨的压力。

  完成这个操作后,甚至连液压机都会被搞出一个凹坑。心疼液压机一秒,为科学献身了。

  不光如此,国外有人用步枪射击‘鲁伯特之泪’,结果子弹粉碎了,这颗玻璃的头部都没事。要不是子弹带来的震动震碎了尾部,想来这颗‘鲁伯特之泪’还是会安然无恙。

  ‘鲁伯特之泪’很头铁,但它这个‘蝌蚪’的尾巴却是它的弱点,这点和赛亚人悟空一样。虽然头怎么都砸不烂,但是你只需要轻轻捏住它的尾巴,然后稍微一用力——见证奇迹的时刻到了,一瞬间,樯橹灰飞烟灭。这就是‘鲁伯特之泪’迷人的地方,刚强和脆弱融为一体,这种神奇的性质让无数人着迷。

  ‘鲁伯特之泪’正式在世界走红的时间可以追溯到1660年,巴达维亚的鲁伯特王子给英格兰国王查理二世献上了5颗玻璃球。按说献上这样寒酸的礼物,等待王子的结局要么是被打一顿屁股,要么是被当众嘲笑。但命运总是曲折离奇,这5颗玻璃球居然由此闻名世界,足足折腾了科学家们400年之久。

来源:Purdue Engineering

  当然了,在鲁伯特王子那时候大家还没想到如何科学解释这一切,‘鲁伯特之泪’最大的作用就是被王子本人带到朝堂上用来突然捏碎吓唬人……王子您也太活泼了……

  ‘鲁伯特之泪’的神奇性质让科学家们困惑了400年,直到人们使用交叉偏振光镜看到了它的内部结构之后才恍然大悟。原来,融化的玻璃在滴进水里的时候,最外面一层最先凝固,但内部还是熔融状态。

  核心熔融状态下的玻璃慢慢冷却凝结,从而体积变小,这时内部液态的玻璃就会拉着已经是固态的外壳收缩,让外层玻璃受到巨大的压应力,压应力高达700兆帕,几乎是大气压的7000倍。同时中心位置的玻璃也被原本呈固态的外壳拉扯向四周,受到拉应力。这就是为什么‘鲁伯特之泪’的头部如此坚硬的原因,大家可以想象成两队势均力敌的拔河队员正在僵持不下。

来源:Purdue Engineering

  由于入水先后不同,‘鲁伯特之泪’的头部质量最大,冷却最慢,尾部质量最小,冷却最快,因此导致头尾冷却不均衡,从而让整个玻璃内部受力不均。

  脆弱的尾部,是‘鲁伯特之泪’的‘阿喀琉斯之踵’,一旦被破坏,不均衡的压力就会瞬间释放,顺着裂纹扩散到‘鲁伯特之泪’整体。这个过程叫做‘裂纹扩展’,速度可达每秒1450米-1900米,是音速的5倍!大家再感受一下:

  其实,在自然界中也存在类似‘鲁伯特之泪’的物质,比如一些火山弹,也就是熔融的岩浆飞出火山之后快速冷却凝固,形成的坚固流线型物体。由于过于坚固,自然风化进程很慢,因此地质学家通过这类物质来判断当地是否有过火山运动。

来源:@Mark Wilson

  所以,最后小编在此提议,以后不要随便叫人‘玻璃心’了,有些人的抗压力还不如玻璃呢……



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 楼主| 发表于 2018-12-19 04:54:56 | 显示全部楼层
大自然真的无奇不有。
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 楼主| 发表于 2018-12-19 04:55:39 | 显示全部楼层
大自然真的无奇不有。
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 楼主| 发表于 2018-12-19 04:56:22 | 显示全部楼层
有最坚硬的地方,就有最柔软的地方 ,这才符合辩证法。
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