капля руперта для чего нужна
Если вы разобьете обычный стакан или стеклянную вазу, пол комнаты будет усеян кусками острого стекла, при сборе которого легко пораниться. Но если по каким-либо причинам лопнуло или разбилось одно из стекол вашей машины, оно разлетится на тысячи мелких скругленных осколков, которые не причинят вам такого вреда, как обычное стекло. Современный человек понимает, что все дело здесь в особой технологии изготовления автомобильных стекол. Современная наука ежедневно делает столько открытий, что мы особо ничему уже не удивляемся. Но дело в том, что открытие, на котором основана уникальность машинных стекол, сделана в первой трети XVII (!) века.
«Батавские слезки»
В 1625 году кузен короля Карла II, принц Руперт, очень образованный для своего времени человек – привез монарху каплю стекла, изготовленную голландскими умельцами. Выглядела она как обычная стеклянная капля, но с хвостиком. Ее уникальность заключалась в особой прочности: чем бы ни пытались разбить каплю, это было бесполезно. Новая уникальная вещица быстро получила название «капли Руперта», хотя в самой Голландии ее называли «батавские слезки» – от Батавия (латинское название Нидерландов). На протяжении длительного времени секрет изготовления этих капель содержался в большом секрете. Их продавали в основном в качестве забавных игрушек. Но и те, кто изобрел такой способ изготовления капель, вряд ли сами могли объяснить, по какой причине они имеют такую прочность. Правда, один из членов Королевского научного общества, существовавшего при Карле II, Роберт Гук, который отвечал за проведение эксперимента, уже тогда высказал очень правильное предположение. По его мнению, необычные свойства расплавленная стеклянная капля приобретала в момент погружения в холодную воду.
В чем секрет
Научное обоснование этому чуду было дано лишь три столетия спустя. Ученые Общественного университета исследования естественных наук в США, известного как Университет Пердью и Кембриджского университета в 1944 году провели наблюдения. С помощью высокоскоростной кодирующей съемки они пронаблюдали процесс разрушения капли. Как выяснилось, ее поверхность испытывает очень высокую компрессионную нагрузку, а внутренняя часть стеклянного изделия находится под влиянием сил высокого напряжения. Если проследить процесс образования капли по секундам, то все будет выглядеть следующим образом: стекло, разогретое до 600 градусов по шкале Цельсия, опускают в ледяную воду, где оно начинает мгновенно охлаждаться. Понятно, что вначале воздействию холодной температуры подвергается внешний слой стекла, который, остывая, сжимается. Тем самым он образует своего рода оболочку. В то же время внутренняя часть капли все еще продолжает оставаться жидкой, так как она не подвержена столь резкому перепаду температур и у нее не происходит сжатия. В этот момент между внутренней частью капли и ее оболочкой возникает огромное напряжение, которое является естественной силой сопротивления внешнему давлению, не позволяющей разрушать каплю.
К дальнейшим исследованиям присоединились сотрудники Таллинского технологического университета. Они установили, что разбить каплю можно только в том случае, если создать трещину, способную проникнуть в зону ее внутреннего напряжения. Но сделать это силовым давлением на каплю оказалось очень непростой задачей. Помните сказку про репку? Дед бил, не разбил, баба била, не разбила, мышка бежала, хвостиком задела, яичко упало и разбилось. И здесь ученые установили, что весь секрет прочности капли – в ее хвостике. Достаточно щелкнуть по стеклянному хвостику обычным щелчком, и вся капля распадется на мельчайшие частицы. Все дело в том, что при ударе напрямую по капле, трещины на поверхности разрастаются параллельно поверхности и не могут попасть в зону напряжения. Но если будет нарушен хвостик, трещины моментально попадут в эту зону, высвободят накопленную энергию что и приведет к разрушению всей капли. Ученые даже подсчитали, что при нарушении хвостика батавских слезок разрушительные трещины распространяются со скоростью 6500 километров в час.
Эти свойства капель Руперта сегодня широко используются не только в автомобильной, но и в оптической промышленности, а также при изготовлении экранов смартфонов и во многих других областях.
«Капли принца Руперта» что это такое? Плюс интересное видео под гидравлическим прессом!
Стеклянные слезы придумали в Германии в 1625 г.. В XVII веке бытовало мнение, что стеклянные слезы на самом деле придумали в Голландии, поэтому их стали неверно называть «голландскими».
В Британии стеклянные слезы стали известны благодаря британскому герцогу Руперту Пфальскому. Он преподнес их королю Карлу II, который, в свою очередь, вручил их на исследование Королевскому Научному Обществу. В честь герцога стеклянные слезы начали называть «капли Руперта». Способ изготовления капель герцога Руперта долгое время содержался в секрете. Их продавали всем желающим, как потешные игрушки.
Сегодня механизм «работы» голландских слез тщательно изучен. Если расплавленное стекло попадает в холодную воду, оно быстро застывает, накапливая невероятное механическое напряжение. Условно выделим в капле наружный слой и внутреннее ядро. Капля охлаждается с поверхности, и её внешний слой поджимается и уменьшается в объеме, пока ядро остается жидким и горячим.
После того как внутри шарика понизится температура, начнет сжиматсья и ядро. Однако процессу станет сопротивляться уже твердый внешний слой. С помощью межмолекулярных сил притяжения он цепко удерживает ядро, которое, остыв, вынуждено занимать больший объем, чем если бы оно охладилось свободно.
Капля принца Руперта под гидравлическим прессом. Капля продавливает дерево и шайбы из свинца 🙂
Интересно, а если попробовать сделать такую каплю в невесомости, получится ли сверх крепкая стеклянная сфера?
если бы из них делать наконечники для стрел, да по небронированным целям.
Эп. Чёт я не понял, на видио с прессом у капель спокойна хвостики ломаются.
Их еще называют «Слёзы дьявола» или «Батавские слезки».
Это магия Пикабу? Или что это такое?
Я только вчера или позавчера смотрел кучу видосов про эти «капельки» и читал что это такое и как их делают.
И уже опа и пост про них же на пикабу!?
Как это постоянно происходит. это уже не первый раз! КАК ВЫ ЭТО ДЕЛАЕТЕ!?
А есть еще слоу мо с этими каплями?
Осколки на первой гифке похожи на волшебную пыль
Мне одному кажется, что дуть на стеклянную пыль не очень хорошая затея?!
Когда стекло прочнее пули, но есть один нюанс | Феномен капли принца Руперта
Все мы знаем, что стекло хрупкое, но в тоже время при специальной обработке может быть и прочнее металла. Но оно никогда не сочетает в себе прочность и хрупкость одновременно. Кроме феномена стеклянной капли Руперта которая может выдержать давление в десятки тонн и попадание пистолетной пули – но одновременно с этим она очень хрупкая.
Видеоверсия, для тех кто предпочитает смотреть\слушать:
Когда они появились?
Вероятнее всего, подобные стеклянные капли были известны стеклодувам с незапамятных времён, однако внимание учёных они привлекли довольно поздно: где-то в середине 17 века, когда Принц Руперт вернулся после долгого изгнания в Англию и привез с собой необычные стеклянные капли, которые преподнес Карлу II. Король передал их для исследований в Лондонское королевское общество, чтобы разгадать их тайну, но ученые так и не нашли ответа. Что же так будоражило всех, кто видел этот стеклянный феномен, и продолжает удивлять до сих пор?
Принц Руперт и Карл II (слева на право):
В 17-м веке, прежде чем появилось название «капли принца Руперта», они были известны как «Батавские слёзки» (Батавия — старое название Нидерландов), потому что впервые они начали массово изготовляться именно там.
Технология изготовления капли принца Руперта чрезвычайно проста: нужно лишь взять ведро холодной воды и капнуть туда расплавленным стеклом. После того, как стекло остынет, получится изделие в виде капельки. Казалось бы, вся эта процедура крайне проста. Тем не менее, «Батавские слёзки» обладают очень интересным свойством.
Пример производства капли Руперта:
Они сочетают в себе парадоксальные, на первый взгляд, качества. Капля Руперта является одновременно невероятно прочной и невероятно хрупкой. «Головка» получившегося головастика на удивление крепкая: ее практически невозможно разбить молотком или другим подручным инструментом, а под гидравлическим прессом она может выдержать десятки тонн, в зависимости от размера. Но если хоть чуть-чуть поцарапать хвостик или надломить его, вся капля взорвется на крохотные осколки.
Капля Руперта vs..38 Smith & Wesson Special:
Чтобы объяснить это явление, исследователи изучили распределение напряжения внутри капли.
Когда капля расплавленного стекла попадает в воду, то её внешний слой охлаждается так быстро, что структура стекла не успевает перестроиться, и соответствующее изменение объёма мало́. Во время остывания внутреннее стекло сильно сжимается, приводя в конечном итоге к огромному накоплению механического напряжения внутри капли.
В результате сердцевина оказывается растянута, а внешний слой — сжат. Иначе говоря, во внутренней части остывшей капли действуют механические напряжения растяжения, а во внешней части — напряжения сжатия.
Посмотрев на каплю через поляризатор, можно «увидеть» все это накопленное напряжение:
Пример с расчётами скорости взрыва капли Руперта:
Спасибо, что уделили время.
P.S. Если, кто-то делал сам капли принца Руперта, будьте добры, расскажите об этом в комментарии или постом
Стекло можно резать ножницами, если это делать под водой
Ножницы делают микротрещину, капиллярный эффект довершает процесс, отламывая кусочки стекла. Раскалывание происходит за счет расклинивающего действия капиллярной воды. Стекло ломается по наиболее слабым точкам кристаллизации. Тем не менее, края получаются рваными и требуют обработки.
Сварка стекла
Сила под правильным углом
Наглядный пример эффективного применения деформации сдвига для поперечного расщепления рельса.
Разительное отличие от приложения силы в направлении наивысшего сопротивления:
Стеклянные и керамические пистолеты
Все вышеописанное практически не поддается проверке. Упомянутый Сесил Адамс провел подробное расследование, созванивался и с пресс-службой ЦРУ («Без комментариев!»), и с General Motors («Гм… Никогда о таком не слышали…»), но в итоге пришел к выводу, который легко выразить несколькими словами: может быть, правда, а может — и нет.
Пластик и стеклопластик
Технологичность. Если начнется война, любой тракторный завод мгновенно перепрофилируется в оружейный. Поставить производство стальных деталей на поток несложно — в отличие от высокотехнологичного пластикового литья. Возможно, лет через десять ситуация существенно изменится, но сегодня работа с полиамидом требует слишком многого и от оборудования, и от работников.
Smith & Wesson Sigma — первая разработка компании в области пистолетов с полимерной рамкой (1994 год). Масса — 690−740 г в зависимости от модификации. С 2005 года выпускается его «наследник» — Smith & Wesson M&P.
С начала 1970-х по всему миру начали использовать в оружейной промышленности высокопрочный стеклопластик, детали из которого получали путем литья под давлением. В СССР использовали несколько вариантов этого материала: термореактивный пластик АГ-4С, ДСВ-2 и другие. Из стеклопластика не делали стволы, пружины или затворы — только корпуса, цевье, приклады (в 1990-х для этих целей уже использовался стеклонаполненный полиамид) и некоторые другие детали — например, магазины для АКМ. Правда, в случае если в такой магазин попадала пуля, его разрывало на части — и участники боевых действий, вооруженные модернизированными автоматами Калашникова, сразу же невзлюбили пластиковые оранжевые магазины, предпочитая им стальные, от которых пули рикошетили.
Успех «Глока» породил что-то вроде тенденции: в конце 1980-х — начале 1990-х многие производители обратились к полиамиду, появились пистолеты с полимерными рамками: чешский CZ 100, американский Smith & Wesson Sigma, а также винтовки с пластиковым корпусом, например Heckler & Koch G-36. Однако у полиамидов есть ряд ограничений. В частности, их производство требует специфической организации труда, дорогостоящего оборудования и хорошего образования технологов и инженеров. Несоблюдение технологии даже в минимальных пределах может в итоге сделать готовую деталь слишком хрупкой или вызвать большие внутренние напряжения, серьезно ухудшающие характеристики материала.
Прочность советского гранёного стакана
Взрыв батавской слезы
Фронт взрыва движется со скоростью 1,2 км/сек, осколки стекла летят во все стороны как микро-снаряды. Аналогичный процесс происходит и в других закалённых стёклах при их разрушении, даже в автомобильных. Водителей и пассажиров спасает, что из-за другой технологии охлаждения осколки получаются безопасными. Ну, и хвостика, который легко обломить, у автостёкол нет.
Бокал из бутылки
На выходных прикупили коктейли в интересных бутылках и девушка предложила сделать из них бокалы, я идею поддержал. Со стеклом никогда раньше не работал, но все таки решил попробовать воплотить идею в жизнь.
Стеклореза под рукой не оказалось, воспользовался методом верёвка+горючее вещество с дальнейшим погружением в холодную воду. Далее шлифовка на УШМ с лепестковым кругом мелкой зернистости.
Результат на ваш суд 🙂
Может показаться, что край бокала получился не ровным, но это не так, все дело в выпирающей части черепа.
Так вот как делают фотографии на большой и крупный формат!
Мне как любителю плёночной фотографии приходилось слышать о съёмках на фотопластины. Точно знал, что они до сих пор изготавливаются, а также фотографы используют вместо них листовую фотоплёнку или вообще типа 120. Однако, хотелось посмотреть, как работает процесс конкретно амбротипии. Но было влом искать. Сейчас вот нашёл время (и настроение) для этого.
В ролике не упоминается, какая камера используется для съёмки, но я так полагаю, это советская павильонная камера ФК, либо ФКД.
Небольшое пояснение из комментов на ютубе, если кто-то тоже не въехал, почему проявили «не по канону».
— А почему такой странный проявитель, а не обычный метоловый или фенидон-гидрохиноновый?
— Потому что и процесс такой необычный. На сухие пластины будет метол-гидрохиноновый. А тут не эмульсия, а коллодий. И не галогениды серебра, а йодистое серебро. Это технологии 19 века. Альтернатива Дагеротипии.
Слеза принца Руперта или самое прочное в мире стекло
Взрывающаяся капля принца Руперта
На фото запечатлен момент взрыва стеклянной капли принца Руперта (Prince Rupert’s Drop), или «датской слезы». Головка капли невероятно прочная, ее очень сложно механически повредить путем сжатия: даже сильные удары молота или гидравлический пресс не наносят ей никакого вреда. Но стоит слегка надломить хрупкий хвост, и вся капля в мгновение ока разлетится на мелкие осколки.
Это любопытное свойство стеклянной капли впервые обнаружили в XVII веке то ли в Дании, то ли в Голландии (отсюда еще одно их название — батавские слёзки), то ли в Германии (источники противоречивы), и необычная вещица быстро распространилась по Европе в качестве потешной игрушки. Свое название капля получила в честь главнокомандующего английской королевской кавалерией Руперта Пфальцского, известного в народе как принц Руперт. В 1660 году Руперт Пфальцский вернулся в Англию после долгого изгнания и привез с собой необычные стеклянные капли, которые преподнес Карлу II, а тот передал их для исследований в Лондонское королевское общество.
Если посмотреть на капли принца Руперта через скрещенные поляризаторы, то можно наблюдать явление фотоупругости: под действием внутренних механических напряжений в каплях возникает оптическая анизотропия, которая для изотропных тел вроде стекла не характерна. Подробнее про оптическую анизотропию у кристаллов см.: Двойное лучепреломление, «Элементы», 11.05.2016. Рисунок с сайта oberlin.edu
Технологию изготовления капли долго держали в секрете, но в итоге оказалось, что она очень проста: достаточно капнуть расплавленного стекла в ведро с холодной водой. В этой нехитрой технологии и кроется секрет силы и слабости капли. Наружный слой стекла быстро застывает, уменьшается в объеме и начинает давить на всё еще жидкое ядро». Когда внутренняя часть тоже остывает, ядро начинает сжиматься, однако теперь этому противодействует уже застывший внешний слой. С помощью межмолекулярных сил притяжения он удерживает остывшее ядро, которое теперь вынуждено занимать больший объем, чем если бы оно охладилось свободно. В итоге на границе между внешним и внутренним слоем возникают противоборствующие силы, которые тянут внешний слой внутрь, и в нем образуется напряжение сжатия, а внутреннее ядро — наружу, образуя напряжение растяжения. При этом внутренняя часть может даже оторваться от наружной, и тогда в капле образуется пузырек. Это противостояние делает каплю прочнее стали. Но если все-таки повредить ее поверхность, нарушив внешний слой, скрытая сила напряжения высвободится, и от места повреждения вдоль всей капли прокатится стремительная волна разрушения. Скорость этой волны — 1,5 км/с, что в пять раз быстрее скорости звука в атмосфере Земли.
Капля принца Руперта, застывающая в воде. Видно, что наружная оболочка капли застывает гораздо быстрее. Фото с сайта popsci.com
Этот же принцип лежит в основе изготовления закаленного стекла, которое используют, например, в автотранспорте. Помимо повышенной прочности такое стекло имеет серьезное преимущество в безопасности: при повреждении оно разбивается на множество мелких кусочков с тупыми краями. Обычное же «сырое» стекло разлетается на крупные острые осколки, которыми можно серьезно пораниться. Закаленное стекло в автомобильной промышленности используют для боковых и задних окон. Лобовое же стекло для автомобилей делают многослойным (триплекс): два или более слоя склеивают полимерной пленкой, которая при ударе удерживает осколки и не дает им разлетаться.
Стекло против пули: почему капля принца Руперта побеждает в споре с якобы очевидным результатом
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Капля принца Руперта – это одно из самых интересных физических явлений. Причудливое изделие создается методом расплавления стекла с его последующим выливанием в воду, которая дает стеклу возможность свободно стечь и застыть в «хаотической» форме. В результате получается такая капля-головастик с очень длинным, постепенно утончающимся хвостом. Что же такого особенного в застывшем плавленом стекле? По крайней мере то, что капля принца Руперта получается невероятно плотной, а значит и прочной.
Так, капля смогла условно пережить столкновение с пулей, в то время как пуля – нет. Кинетической силы у боеприпаса не хватило для того, чтобы расколоть каплю и полететь дальше. Более того, высокая плотность и прочность стекла способствовали тому, что раскрошилась и разлетелась во все стороны именно пуля! Сама капля от удара начала трескаться, после чего лопнула вслед за выпущенным боеприпасом. Тем не менее, именно пуля была уничтожена первой.
Видео:
В продолжение темы читайте о том, почему у «Нагана» пули полностью утоплены в гильзу.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Капля руперта для чего нужна
Все мы знаем, что стекло хрупкое, но в тоже время при специальной обработке может быть и прочнее металла. Но оно никогда не сочетает в себе прочность и хрупкость одновременно. Кроме феномена стеклянной капли Руперта которая может выдержать давление в десятки тонн и попадание пистолетной пули – но одновременно с этим она очень хрупкая.
Видеоверсия, для тех кто предпочитает смотреть\слушать:
Когда они появились?
Вероятнее всего, подобные стеклянные капли были известны стеклодувам с незапамятных времён, однако внимание учёных они привлекли довольно поздно: где-то в середине 17 века, когда Принц Руперт вернулся после долгого изгнания в Англию и привез с собой необычные стеклянные капли, которые преподнес Карлу II. Король передал их для исследований в Лондонское королевское общество, чтобы разгадать их тайну, но ученые так и не нашли ответа. Что же так будоражило всех, кто видел этот стеклянный феномен, и продолжает удивлять до сих пор?
Принц Руперт и Карл II (слева на право):
В 17-м веке, прежде чем появилось название «капли принца Руперта», они были известны как «Батавские слёзки» (Батавия — старое название Нидерландов), потому что впервые они начали массово изготовляться именно там.
Технология изготовления капли принца Руперта чрезвычайно проста: нужно лишь взять ведро холодной воды и капнуть туда расплавленным стеклом. После того, как стекло остынет, получится изделие в виде капельки. Казалось бы, вся эта процедура крайне проста. Тем не менее, «Батавские слёзки» обладают очень интересным свойством.
Пример производства капли Руперта:
Они сочетают в себе парадоксальные, на первый взгляд, качества. Капля Руперта является одновременно невероятно прочной и невероятно хрупкой. «Головка» получившегося головастика на удивление крепкая: ее практически невозможно разбить молотком или другим подручным инструментом, а под гидравлическим прессом она может выдержать десятки тонн, в зависимости от размера. Но если хоть чуть-чуть поцарапать хвостик или надломить его, вся капля взорвется на крохотные осколки.
Капля Руперта vs..38 Smith & Wesson Special:
Чтобы объяснить это явление, исследователи изучили распределение напряжения внутри капли.
Когда капля расплавленного стекла попадает в воду, то её внешний слой охлаждается так быстро, что структура стекла не успевает перестроиться, и соответствующее изменение объёма мало́. Во время остывания внутреннее стекло сильно сжимается, приводя в конечном итоге к огромному накоплению механического напряжения внутри капли.
В результате сердцевина оказывается растянута, а внешний слой — сжат. Иначе говоря, во внутренней части остывшей капли действуют механические напряжения растяжения, а во внешней части — напряжения сжатия.
Посмотрев на каплю через поляризатор, можно «увидеть» все это накопленное напряжение:
Пример с расчётами скорости взрыва капли Руперта:
Спасибо, что уделили время.
P.S. Если, кто-то делал сам капли принца Руперта, будьте добры, расскажите об этом в комментарии или постом
Взрыв батавской слезы
Фронт взрыва движется со скоростью 1,2 км/сек, осколки стекла летят во все стороны как микро-снаряды. Аналогичный процесс происходит и в других закалённых стёклах при их разрушении, даже в автомобильных. Водителей и пассажиров спасает, что из-за другой технологии охлаждения осколки получаются безопасными. Ну, и хвостика, который легко обломить, у автостёкол нет.
Слеза принца Руперта или самое прочное в мире стекло