子彈都打不碎的“魯珀特之淚”為何一捏尾部就碎了?

王-_-子


如果你能把玻璃燒化,然後一大粒玻璃水滴入水中,等冷卻之後,你就得到了一顆美膩的“魯珀特之淚”。

為什麼叫魯伯特之淚這麼文藝的名字呢?

要說會到17世紀,德國的魯珀特親王送給了英王查理二世一個神秘的禮物,它是一個蝌蚪狀的玻璃淚滴。

查理拿著這個水滴,一臉懵逼,特麼我以為你送來送領土、送美女呢,結果你特麼就送我個玻璃球。來人呢,拖出去斬了!

親王小魯子忙解釋,陛下您別急,你聽我跟你編,不,跟你解釋:這個小玻璃蝌蚪可不是一般的小玻璃球,大頭任憑你怎麼造都碎不了,可你一掰小尾巴,這小蝌蚪立馬就碎成渣了。

於是,魯伯特之淚,世界上最硬的玻璃,就這麼出名了!

魯伯特之淚為什麼這麼堅硬?甚至子彈擊中它之後都會粉身碎骨呢?

魯伯特之淚的原理在於它的冷卻過程,當玻璃水滴滴入水中,表面已經冷卻凝固,內部卻依然卻還是液態,這些液體在冷卻過程中,也拉著四周固態的外殼收縮,導致玻璃頭積攢了非常大的壓應力(就是指抵抗物體有壓縮趨勢的應力)。

“魯珀特之淚”的殘留應力通過彩色條紋顯示從來

實驗表明,玻璃滴頭部表明的壓應力高達 700 兆帕,近乎大氣壓的 7000 倍。

但魯伯特之淚的“七寸”在其尾巴部分,尾巴碎掉,就會講這種積攢的強大應力瞬間釋放出來,造成魯伯特之淚瞬間碎成渣。其裂紋的傳遞速度可以高達1900米/秒。

多麼美麗的隕滅過程。

如此堅硬的東西,竟然也如此脆弱,這不就是說的你的倔強和玻璃心嗎?!

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科學重口味


熔融狀態的玻璃自然滴落在水中形成蝌蚪形狀的玻璃淚滴,這種現象最初被一位叫做魯伯特的王子發現,因此把這種蝌蚪狀的玻璃淚滴稱為魯珀特之淚

魯伯特的頭部及其“堅硬”,子彈打不破,在八噸的壓力下也不“屈服”,然而抓住它細細的尾巴稍微用力,魯伯特之淚會從尾部開始瞬間破碎,那這是為什麼哪?

以下是對它頭部的實驗:

以下是對它尾部的實驗:

從魯伯特的形成過程來說明它頭部堅硬、尾部脆弱的原因

熔融狀態下的玻璃自然滴落在冷水中,它的外表面會先迅速冷卻形成外殼,而內部冷卻速度慢依然還是熔融狀態,內部逐漸開始冷卻體積會變小。但是由於外殼已經形成內部體積減小會趨向於形成真空。這樣頭部會留下巨大的殘餘應力,但是外在整體表現出堅硬緊湊。

而魯伯特之淚的尾部較細,不存在頭部的情況,魯伯特之淚內部有巨大的殘餘應力,而尾部的破碎會導致整體應力的失衡,就像多骨諾牌一樣從尾部傳播到頭部自我“毀滅”。


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科學黑洞


這是一個非常好玩的問題。

讓我們先看看魯伯特之淚的奇妙特性:

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