Стеклянная капля принца Руперта: что это такое и почему она выдерживает удар молотком

Капли принца Руперта за внешнюю схожесть также называют слезами. Капли напоминает слезинку, скатывающуюся по щеке, и оставляющую длинный след, который в данном случае является хвостиком. Особенностью капли Руперта является ее невероятная прочность: основная часть капли выдерживает сжатие плоскогубцами и удары молотком, что не характерно для стекла.

Изготовление и секрет прочности

Изготовить каплю принца Руперта относительно просто. Для этого немного расплавленного стекла нужно капнуть в емкость с очень холодной водой. Если стекло не лопнет, получится капля Руперта. Стоит отметить, что лопается стекло довольно часто, на одну каплю может запросто уйти 10 попыток. В целом ничего необычного, но откуда такая прочность?

Когда расплавленное стекло попадает в резервуар с водой, его поверхность быстро остывает, почти мгновенно образуя затвердевшую оболочку вокруг жидкой внутренней части, подобно яичному белку, готовящемуся быстрее, чем желток внутри. Расплавленное стекло внутри продолжает остывать и втягиваться, влияя и на внешний слой. Внутреннее ядро ​​становится сильно сжатым, что создает невероятное напряжение в капле. Именно в силах сжатия и натяжения кроется секрет высокой прочности.

Прочность и уязвимое место

Основание капли может выдержать очень сильное механическое воздействие. Оно буквально останется невредимым, оказавшись между молотом и наковальней. Можно найти большое количество экспериментов, в которых капли принца Руперта кладут под гидравлический пресс, и увидеть, что некоторые из них могут выдерживать до 40 тонн. Однако выдержать выстрел из ружья она все же не способна. А разлетается капля очень красиво, при этом пуля также получает серьезные повреждения.

Основание капли очень прочное, чего нельзя сказать про хвостик. Если его повредить, то вся капля взорвется, потому что напряжение и сила натяжения будут сняты. И «взорваться» — действительно правильное слово, так как капля принца Руперта разлетается на мелкие кусочки, когда повреждается ее целостность.

Какое влияние оказала капля принца Руперта

Вы можете увидеть демонстрации капель принца Руперта во многих научных музеях и музеях стекла. Ее также можно купить в качестве сувенира. Однако это все мелочи по сравнению с тем, что капля принца Руперта по большому счету является ранним прототипом закаленного стекла, которое сейчас можно встретить повсеместно. Его используют для экранов смартфонов, посуды, автомобильных стекол и прочего. Разница заключается в отсутствии уязвимого места и возможности контролировать натяжение внутри стекла, чтобы оно не слишком сильно конкурировало с силой сжатия, отчего стекло становится еще прочнее.