玻璃是我们现今很常见的一种装饰材料,在日常生活中应用广泛。我们都知道,玻璃很怕撞击,几乎是一碰就碎。拿硬度很高的钢化玻璃来说,它也很怕被尖锐的物体碰到,如果钢化玻璃的四周被尖锐的物体碰到的话,很容易就碎成一小块一小块。但是你相信吗?有一款这样的玻璃,在被子弹射击的情况下,破碎的居然是子弹本身,而这款玻璃竟然安然无恙。
这款玻璃有个特别好听的名字——“鲁珀特之泪”。
“鲁珀特之泪”的出现
“鲁珀特之泪”,熔化的玻璃在重力下自然滴入冰水中,形成的蝌蚪状的“玻璃泪滴”,俗称为“鲁珀特之泪”,被称为“巴达维亚之泪”,出现于17世纪,当巴达维亚的鲁珀特王子把五颗这样的奇物献给英格兰的查理二世时,“鲁珀特之泪”开始声名大噪。1661年,这五颗“鲁珀特之泪”被移交给英国皇家学会以供研究,但经过四个世纪的钻研,“鲁珀特之泪”兼具高硬度与自毁易碎性的秘密,仍然没能解开。
“鲁珀特之泪”究竟有多硬?
在国外,就有人做了相关的实验,使用左轮对准“鲁珀特之泪”头部进行射击。再通过高速摄像机拍下整个步骤。结果令人大吃一惊,子弹击中头部之后居然自己粉碎了!
之前在央视的一个节目《加油!向未来》上,主持人使用8吨重的液压机对准这个小小的家伙,但是结果令人大呼意外,8吨重的液压机也没能将这个“鲁珀特之泪”碾碎。
物理学家通过光偏器和红外光照射,构建了整个“鲁珀特之泪”内部的压力分布,显示头部的表面压力达到了700兆帕,约为7000个大气压,这个强度可以抵抗20吨的液压力量,和高速飞行的子弹碰撞也不落下风。
“鲁珀特之泪”的弱点
别看鲁珀特之泪这么硬,子弹液压机都拿它没办法,但它同样有着自己的缺点,那就是它的尾巴。只要给它的尾部施加一点压力,整个鲁珀特之泪就会碎掉。
1994年,钱德拉塞卡尔和剑桥大学物理学家穆纳瓦尔·乔杜里以每秒近100万帧的速度拍摄了“鲁珀特之泪”的爆裂过程,他们发现,当尾部破碎时,裂纹在其内部的扩散速度超过每小时6437公里。
鲁珀特之泪的原理
因为“鲁珀特之泪”表面的冷却速度比内部的冷却速度要快,从而使表面对内部产生强大的抗压应力,但这种压应力被内部的拉应力抵消。
只要这些应力保持平衡,“鲁珀特之泪”就能保持稳定,可以承受巨大的外力冲击。通常来说,由于玻璃是过冷液体而非固体,表面的任何裂纹都会以音速扩散到内部,从而导致物体碎裂。
但“鲁珀特之泪”的内部和外部交界面把外力引向一边,所以裂纹无法扩散。不过,如果尾部破碎,尾部的浅裂纹就会沿着“鲁珀特之泪”的轴线,深入头部和交界面。这会造成巨大的破坏,使得原本平衡的应力被释放,导致“鲁珀特之泪”爆裂。
神奇“鲁珀特之泪”真的让人十分感叹,而且它仅仅是由脆弱的玻璃熔化冷却后形成的,其硬度居然如此之高!不过不知道“鲁珀特之泪”和自然界中硬度最高的物资“金刚石”比起来谁更硬呢?大家觉得呢?
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