ساعدنیوز
ساعدنیوز

راز شگفت‌انگیز قطره اشکی به محکمی فولاد / عکس

  یکشنبه، 17 اردیبهشت 1402 ID  کد خبر 339234
راز شگفت‌انگیز قطره اشکی به محکمی فولاد / عکس
ساعد نیوز: معمای شیشه‌هایی به شکل قطره اشک که می‌توانند زیر ضربات سنگین چکش دوام بیاورند، اما کوچکترین تماسی با سر این قطره، آن را خرد می‌کند، بالاخره و بعد از سده‌ها حل شده است.

به گزارش پایگاه خبری-تحلیلی ساعد نیوز به نقل از خبرآنلاین، ساختار عجیب این شیشه‌ها که "قطرات شاهزاده روپرت" نامیده می‌شوند، برای حدود 400 سال فکر دانشمندان را به خود مشغول کرده بود.

سرینیواسان چاندراسکار، استاد مهندسی صنایع و مدیر مرکز پردازش مواد و تریبولوژی دانشگاه پردوی ایندیانا دراین باره گفته:« از یک سو، سر این قطره شیشه‌ای می‌تواند در برابر ضربات سخت مقاومت کند و سوی دیگر آن، یعنی قسمت انتهایی و دم قطره، با کوچکترین فشار انگشت شکسته می‌شود و در چند میکروثانیه، کل ماده به پودر ریزی تبدیل شده که این تخریب با صدای تند و تیزی همراه است.»

حالا تحقیقات جدید حکایت از آن دارد که بخش سر این این قطرات شیشه‌ای، به دلیل نیروهای فشاری وارد بر قسمت بیرونی قطره‌ها استحکام عجیب و غریبی دارند. در این تحقیق مشخص شد که این نیروها، در حد و اندازه نیروهای فشاری در برخی از اشکال فولاد هستند.

شیشه

چرا قطره شاهزاده روپرت؟

قطره شاهزاده روپرت در سال 1660 به شهرت رسید. زمانی که شاهزاده روپرت راین (آلمان)، چند تکه از این شیشه را برای هدیه به پادشاه چارلز دوم انگلستان داد. (قطره‌های شاهزاده روپرت که از ریختن شیشه مذاب در آب سرد به دست می‌آید، احتمالا قرن‌ها قبل توسط شیشه‌گران ساخته شده بود). شاه چارلز این قطرات شیشه‌ای را به انجمن سلطنتی سپرد و آنها نتیجه اولین تحقیقات علمی خود درباره خواص این شیشه‌ها را در سال 1661 منتشر کردند.

در طول قرن‌ها، دانشمندان ابهامات زیادی در مورد قطرات شاهزاده روپرت داشتند تا اینکه در سال 1994، چاندراسکار و یکی از همکارانش، با بهره‌گیری از یک دوربین پرسرعت با سرعت ثبت 1 میلیون فریم تصویر در ثانیه، در هنگام شکستن این شیشه، از این قطرات عکاسی کردند. این تصاویر ثبت شده نشان داد که قطعات ریزی که در قسمت دم و پایانی قطرات قرار دارند، به سرعت به سمت سر قطره پخش می‌شوند.

طبق گفته چاندراسکار، زمانی که خرده شیشه‌ها به سرعت کافی می‌رسند (حدود 1.5 کیلومتر در ثانیه)، به دو نیم تقسیم می‌شوند و سپس دو تکه شیشه وقتی به سرعت کافی رسیدند، مجددا هریک به دو قسمت تقسیم می‌شوند و بدین ترتیب ساختار قطره کاملا با هزاران شکاف پوشیده می‌شود. چاندراسکار دراین باره گفته:« قسمت دم اشک جدا می‌شود ولی سر اشک به پودر تبدیل می‌شود و این بخش از ماجرا واقعا تماشایی است.»

شیشه

سر قوی و دم ضعیف

این یافته‌ها نشان داد که چرا وارد کردن ضربه به دم اشک، به راحتی ساختار آن را از بین می‌برد. از آن زمان به بعد، دانشمندان سعی کردند تا ترکیب متناقض استحکام و شکنندگی در این قطرات شیشه‌ای را توضیح دهند ولی هرگز به توضیح رضایت‌بخشی درباره خواص این قطره و به ویژه غیرشکننده بودن بخش سر آن دست نیافتند.

در تحقیقات جدید، چاندراسکار، به سراغ تکنیک متفاوتی به نام "فوتو الاستیسیته یکپارچه" رفت تا از راز مقاوم بودن سر قطره شیشه‌ای سر در بیاورد. این تکنیک بدین ترتیب بود که قطرات شاهزاده روپرت را در یک حوضچه آب قرار داده و سپس امواج نور پلاریزه یا نوری که در یک صفحه منفرد جهت‌گیری شده را از این ماده عبور می‌دادند. تنش‌های درونی قطره شاهزاده روپرت، قطبش (پلاریزاسیون) نور را تغییر می‌داد. نگاهی به پلاریزاسیون (قطبش) امواج نور خروجی از طریق فیلترهای ویژه، از تنش‌های داخل قطره شاهزاده روپرت، که در این مورد در سر و دم قطره بود، حکایت داشت.

مشخص شد که بخش سر قطرات شاهزاده روپرت، سطح بسیار بالایی از تنش فشاری را تحمل می‌کنند که برابر با 50 تن در هر اینچ مربع است (تنش فشاری نیرویی در واحد سطح است که چیزها را به هم فشرده و روی هم له می‌کند.)

این تنش‌ها به این دلیل شکل می‌گیرند که جنس شیشه مورد استفاده در این قطرات اشک (که با گرما به صورت چشمگیری منبسط می‌شوند)، هنگامی که در معرض آب سرد قرار می‌گیرند نیز به طرز چشمگیری منقبض خواهند شد.

روند ساخت قطرات شاهزاده روپرت

در طول فرآیند ساخت این قطرات، شیشه ذوب شده را در آب سرد فرو می‌کنند. زمانی که شیشه به آب برخورد می‌کند، بخش خارجی آن زودتر از بخش داخلی سرد می‌شود. لایه خارجی شیشه، نوعی "پوشش" را تشکیل می‌دهد که باعث فشرده شدن بخش داخلی می‌گردد. از آنجا که بخش داخلی قطره هنوز در حال سرد شدن است و به خاطر آنکه مجموع نیروهای وارد بر جسم باید برابر با صفر شود، بخش سر قطره، تنش‌های کششی را در داخل آن ایجاد می‌کند (به طور کلی، تنش کششی، نیرویی داخلی در واحد سطح است که چیزها را از هم جدا می‌کند؛ دقیقا مثل پاره کردن یک تکه کاغذ از وسط. تنش‌های کششی و فشاری در جهت مخالف هم عمل کرده و بنابراین همدیگر را خنثی می‌کنند.)

شیشه

دلیل آنکه تنش فشاری در قسمت بیرونی قطرات، مانع از شکستگی آن می‌شود، موضوع تا حدودی شهودی است. فشرده‌سازی، در حقیقت له کردن اتم‌های شیشه و نزدیکتر کردن آنها به یکدیگر است. چرا که آنها جایی برای فرار کردن ندارند. شکستگی‌ها نیز به سادگی در موادی که تحت فشار هستند حرکت نمی‌کنند و برعکس، بیشتر مواد وقتی در حالت کشش از هم جدا می‌شوند، راحت شکسته می‌شوند.

حتی سر قطره هم شکستنی است

البته حتی این قطرات مقاوم در برابر شکست هم در نهایت تحت فشار، ترک می‌خورند؛ طبق گفته چاندراسکار، اگر سر قطره را در داخل یک گیره قرار داده و فشار کافی به آن وارد کنید، آن بخش هم در نهایت پودر خواهد شد. البته که این فرآیند، به زیبایی فرآیند شکستن دم قطره نخواهد بود. اما در نهایت این نتیجه حاصل می‌شود که هیچ چیزی غیرقابل شکستن نیست؛ حتی سر قطره شاهزاده روپرت!


  دیدگاه ها
پربحث های هفته   
ساغر عزیزی بازیگر نقش فرح پهلوی: فحش‌هایی در اینستاگرام به من می‌دهند که برای آنها خیلی گریه کردم من فرح دیبا نیستم با سیاست هم کاری ندارم (275 نظر) رهبر معظم انقلاب پاسخ می‌دهند؛ حکم شرعی رقص زنان در برابر مردان در مجالس عروسی روستایی (250 نظر) امیر نوری و حاشیه‌های پستش راجع به مهاجرتش به اسرائیل: من از رژیم‌صهیونیستی پیشنهاد دریافت کردم اطلاعات زیادی دارم؛ ما رفتیم بای بای+عکس (214 نظر) توئیت داریوش ارجمند خطاب به رهبر معظم انقلاب با دیالوگی از نقش مالک اشتر: ای کاش قادر بودم، علی را به روزگاری ببرم که مردمش قدر همچون او را می دانستند+عکس (178 نظر) نگاهی به میز صبحانه مفصل و رنگارنگ خانه رضا گلزار با هنر چیدمان آیسان خانوم / تزئین زیبای بشقاب با انار وحشی و آووکادو+عکس (113 نظر) دانش‌آموزی که رهبر شد؛ نگاهی به چهره مهربان رهبر معظم انقلاب در کلاس ششم ابتدایی+عکس (94 نظر) نصرالله رادش: سیگار می‌کشم تا زشتی‌هایم دیده شود! دوست دارم همه بدانند علاوه بر قیافه ام من این زشتی ها را دارم! +فیلم (86 نظر) محمدرضا گلزار: می‌دانم خواننده خوبی نیستم؛ به فرض که صدایم خوب نیست چرا اینقدر دغدغه فکریتان شده است؟! (78 نظر) آخرین جشن تولد ساده آیت الله هاشمی رفسنجانی با حضور همسرشان در طبقه دوم خانه/ مبلمان راحتی بدون زرق و برق، کیک شکلاتی و زیر میزی هنری زیبا+عکس (66 نظر) جشن تولد مجلل الهام حمیدی توسط همسرش +عکس/تزئین زیبای کیک با مروارید طلایی رنگ 👌 (44 نظر) خلاقیت هوشمندانه مادر باهوش برای زودتر خشک شدن فرش خیس حماسه آفرید/ وقتی عزرائیل خیلی هواتو داره+عکس🤣 (43 نظر) نفیسه روشن: 4 سال هست از هم جدا شدیم از طرف همه کسانی که در موردت بد حرف زدن ازت عذر میخوام تو با شعورترین مرد دنیا بودی، جز تو مردی ندیدم خوشبختیت آرزومه (42 نظر) الهام حمیدی: 2 تا بچه‌هام چون پشت سر هم به دنیا اومدن، کم‌کار شدم؛ همسرم مشوق منه و خیلی دوست داره من کار کنم+ویدیو (41 نظر) (فیلم) مولوی عبدالحمید در جلسه معارفه استاندار جدید سیستان و بلوچستان: ما همه یکی هستیم و با هم هستیم / این فیلم رو به اینترنشنالی‌ها نشون بدید (39 نظر) پست عاشقانه و هالوینی سپیده بزمی پور،همسر شاهرخ استخری، به مناسبت سالگرد ازدواجشون/من عاشق این عاشقی ام، من عاشق توام💞 (36 نظر)
پربازدیدترین ویدئوهای روز   
تیتر امروز   
فال قهوه با نشان روز سه شنبه 15 آبان ماه 1403
فال حافظ با تفسیر امروز سه شنبه 15 آبان 1403 + فیلم
فال شمع روزانه امروز سه شنبه 15 مهر 1403
فال روزانه امروز سه شنبه 15 آبان ماه 1403
به وقت استایل پاییزی؛ لباس مناسب پاییز چیست؟ / 5 رنگ مخصوص خوشتیپ ها؛ رنگ قرمز جزو رنگ‌های انرژی زا و پر هیجان است که نشان دهنده عشق و صمیمت است
آموزش آشپزی در چند دقیقه ؛ 3 روش طرز تهیه تخم مرغ آب پز مخلوط و بدون پوست
فال ابجد روزانه سه‌شنبه 15 آبان 1403
دستگیری سارقان 10میلیاردی طلافروشی در تهران
خوشتیپ شو؛ نکات مهم برای ست‌کردن بوت‌های چرم زنانه برای پاییز / انواع بوت‌های چرم زنانه و ایجاد استایل‌های مختلف
معرفی 10 مدل خاص و ترند میز ناهارخوری / راهنمای انتخاب طرح‌های زیبا برای میز ناهارخوری
حکم کمرشکن قضائی عابر بانک تیم پرسپولیس تهران صادر شد/ حبس، رد مال، شلاق و انفصال از خدمت دولتی!
زاکانی فاش کرد: التماس اسرائیل به ایران برای جواب ندادن!
لیست کامل داروهای ممنوعه دوران بارداری / مصرف چه داروهایی در دوران بارداری بی‌خطر است؟
چارپایه به هر چیزی شبیه بود به‌جز برنامه‌ای سرگرم‌کننده! / کمدین بودن کافی نیست
تقدیر رهبر معظم انقلاب از مسعود پزشکیان؛ حضرت آقا از شما راضی هستند و گفتند این روند را ادامه دهید
منتخب روز   
محاکمه دوباره مردی که متهم به تجاوز به 9 زن شد زندانی اعدامی پس از آزادی از زندان در خواب سکته کرد... / پدر و مادر شایان برای رضایت همه زندگی‌شان را فروخته بودند! بازی در نقش پلیس برای گروگانگیری و سرقت های سریالی / خاطره گویی تبهکار سابقه دار در مراسم جشن تولد ‌راز باند مخوف را فاش کرد! دستگیری عامل جنایت در چیتگر پسر 17ساله بدون گواهینامه، جان خود و 4 دوست نوجوانش را در تصادف گرفت صحنه های آخرالزمانی سیل مرگبار در والنسیای اسپانیا با 205 کشته در حال حرکت به سوی کاتالونیا + ویدئو / عکس جزئیات پرونده دختر سارق که هدف او آزادی برادرش از زندان بود / اخاذی به قیمت یک عمر در زندان ماندن با سوادترین روستای ایران کجاست؟ شیائومی 15 معرفی شد/اولین گوشی جهان با اسنپدراگون 8 الیت خانه نورانی معتمدی اصفهان با درهای چوبی ،شیشه های رنگارنگ و دکوراسیون اصیل ایرانی چشمانتان را جلا میدهد جزئیات قتل فجیع مادر و خواهرناتنی توسط دختر تهرانی و نامزدش / جنایتی که در تجریش رخ داد! انتخاب جنین های باهوش تر ممکن میشود!