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!

پایگاه خبری ساعدنیوز را در شبکه‌های اجتماعی دنبال کنید.

دیدگاه ها
  دیدگاه ها
پربحث های هفته   
چهره دلنشین و معصومانه رهبر معظم انقلاب در کلاس ششم ابتدایی+عکس/ رهبری اینجا 12 ساله بودند و معمم (441 نظر) قامت رعنای رهبر انقلاب در لباس خادمی شاه خراسان+عکس /حقا که تو از سلاله ی فاطمه ای... با خنده خود به درد ما خاتمه ای (125 نظر) پذیرایی منحصربفرد رهبر معظم انقلاب از مهمانان؛ چای، شیرینی نارگیلی و یک پارچ آب به جای آب معدنی! (101 نظر) خلاقیت خنده دار مادر ایرانی برای عرض تسلیت به همسایه حماسه آفرید/هنر نزد ایرانیان است و بس! (31 نظر) فاتحه خوانی رهبر معظم انقلاب بر مزار پدر بزرگوارشان در حرم امام رضا+عکس/ تاریخ فوتشون چند روز قبل از تولد رهبری بوده (28 نظر) خواستگاری الناز شاکردوست از رضا گلزار در رستوران شیک/ چشم آیسان خانوم روشن + فیلم (21 نظر) تبریک برادر عروس رهبر معظم انقلاب بابت تولد سومین فرزندِ پسرِ رهبری+عکس/ ماشالا خدا حفظش کنه (20 نظر) نگاهی به میز عزای لوکس و تجملاتی زنداداشِ پزشکِ رابعه اسکویی با رونمایی از عکس‌های آتلیه‌ای مرحومه+ویدیو/ روحش شاد چقد جوون بود (18 نظر) رونمایی از مادربزرگ زیبای هانده ارچل بازیگر سریال مست عشق؛ وقتی خوشگلی رو از مامان بزرگت به ارث میبری/ خدا شانس بده والا😅 (17 نظر) بنر جالب شهرداری اصفهان برای حمایت از سگ ها در سطح شهر/ بهتر از این نمیشد مردمو قانع کرد! (17 نظر) عرص ارادت احساسی روحانی، هاشمی و احمدی نژاد به رهبر معظم انقلاب در عیادت از ایشان در بیمارستان+عکس/ صف کشیدن روسای جمهور برای احوالپرسی با حضرت آقا (17 نظر) کفش بندداری که هیچوقت نصیب رهبر معظم انقلاب نشد/ آرزو به دلمان ماند! چقدر غصه خوردیم (17 نظر) (فیلم) خاطره جالب روحانی معروف از آوازخوانی در حضور رهبر معظم انقلاب و آیت الله جوادی آملی / آقا فرمودند آوازشو بیشتر کن ... (15 نظر) رونمایی از 8 مادرشوهر مهربون غزل بدیعی، همسر داغ دیده رضا داوودنژاد/ خدا حفظشون کنه (15 نظر) خلاقیت تحسین برانگیز یک نانوای ارومیه‌ای برای کمک به همشهری ها/ باریکلا به این شعور و درک بالا+عکس (14 نظر)
دیگران می‌خوانند   
تصویری دیده ده از مراسم خاکسپاری رضا داوودنژاد/ آقای بازیگر بر دوش دوست صمیمی اش+ عکس تعرفه نگارش مقاله از پایان نامه ازدواج جذاب ترین پسر ایرانی با دختری هم سن مادرش +عکس دختر/دروغ یا واقعیت؟ ماجرای تسبیح رایگانی که به زائران حج امسال هدیه داده می شود! نگاهی به ساعت مچی لوکس رامیین رضاییان ستاره فوتبال/ میگن قیمتش 3.5 میلیارد تومنه! +عکس طلاق غم انگیز «احسان و سولماز» زوج عاشق برنامه ماه عسل بعد از 15 سال+ ویدئو (فیلم) داماد کم شعور گریه عروس را درآورد! / وقتی مامان و بابات برات زن می‌گیرن و تو جنبه نداری! عکس العمل جالب و هوشمندانه ابراهیم رئیسی به شعار"ابراهیم بت شکن" +ویدیو بهترین عادت های تریدر های موفق گاف خنده‌دار عادل فردوسی‌پور درباره زبان عربی+ فیلم (تصاویر) تغییر چهره «عاطفه مادر طاهر» در سریال ستایش بعد 15 سال عکس های دیده نشده از جوانی سیاستمداران مشهور ایرانی/ از حسن روحانی تا آیت الله هاشمی رفسنجانی و محسن رضایی نگاهی به کیک تولد محیا اسناوندی مجری صداو سیما با طرح گل آفتاب گردون/ مبارکا باشه +عکس رونمایی از عکس جوانی و ظاهر متفاوت محمدرضا عارف، سیاستمدار معروف ایرانی در آمریکا+عکس تعریف و تمجید رهبر انقلاب از مادرش: بالغ نبودم با مادرم تو حیاط فرش مینداختیم زیر آسمان اعمال روز عرفه رو بجا می آوردیم +ویدئو/اولین معلم هرکسی مادرشه... قتل یکی از مدیران شهرداری به دست همسرش تفریح بامزه پسر ساعد سهیلی با عمویش سینا در باغ لاکچریشان همراه با شنگول و منگول+عکس/ باغ نگو کاخ بگو جزئیاتی از پرونده مرگ بلاگر معروف مشهدی نامه عاشقانه و بامزه یک دانش آموز ایرانی برای آقا معلمش/ این نوشته جالب پربازدید شد+عکس واکنش چمران به ودیعه میلیاردی به برخی مدیران شهرداری تهران جاساز مواد در معده برای فروش در زندان خنده دارترین سکانس مهران غفوریان در برنامه اسکار مهران مدیری/ پا شده لواشک پخش میکنه!😂+ویدیو «آنجلینا جولی» موی خود را برای این دختر دانشجوی آمریکایی قیچی نمی‌کند؟+تصاویر نگاهی به تغذیه مدرسه ساده و سالم پناه و نبات دخترای شاهرخ استخری در بلژیک+عکس/ مثل همیشه مقوی و مفید آشپزی عاشقانه امین زندگانی برای همسرش الیکا عبدالرزاقی/ چه آشپزخونه ساده و شیکی+عکس اعتراف متهمان شبکه‌های فریب و قاچاق دختران+عکس و فیلم کشف حجاب، سرو مشروبات الکلی و فروش ژامبون‌ با گوشت حرام در رستوران‌های بالای شهر / طرح نور در این رستوران‌ها هم اجرا شود نگاهی به تراس زیبا و باصفای خانه اروپایی شاهرخ استخری در بلژیک/ چه دلباز و حال خوب کن+ویدیو خلاقیت خنده دار یک ایرانی در اختراع دستگاه برای شکار موش خانه اش/ اسم تو رو باید تو گینس ثبت کنن! +فیلم جاده‌ای 2600 ساله که پدر «راه‌آهن» به حساب می‌آید+عکس ابتکار غم انگیز چند جوان در تماشای بازی تیم استقلال بر مزار دوست تازه فوت شده‌شان+ویدیو/ مرام و معرفت رو در حقش تموم کردین👌 گردش لاکچری شبنم قلی خانی بازیگر نقش مریم مقدس در یک کافه سر سبز در دبی/ خوش بگذره +عکس رونمایی از کیک تولد شیک و دو طبقه کریم انصاری فرد/ سنت کیک پاشی کار دست ستاره تیم ملی داد+عکس توئیت های خواندنی و جالب از طرز نشستن حامی اسرائیل و متلک پرانِ ایران در برابر رهبر معظم انقلاب در تهران+ویدیو/ موش شدن به روایت تصویر! نگاهی به جشن تولد 93 سالگی پدر حمید معصومی نژاد گوینده خبر از رُم/مبارکا باشه +عکس نگاهی به استایل و ظاهر متفاوت و شیک سعید راد، میرزا رضای سریال گیلدخت در جوانی/ چه سلیقه‌ای+عکس (عکس) سفر به تهران قدیم؛ عکس دیدنی از قبض تلفن 93 سال پیش! فیلم قدیمی از عروسی پر آوازه ی پادشاه انگلیس، چارلز، و دایانا با تم کارتونی/ دایانا انگار لباس پرنسس های دیزنی رو تنش کرده، بینظیره واقعا! جنجال اعلامیه ترحیم جوانی که پدر، 3 برادر و خواهرش کارمند صدا و سیما هستند+عکس/ صدا و سیما در تسخیر این خانواده! (تصاویر) نگاهی بر خانه 19 متری مشهورترین معمار ژاپنی/ کوچکترین خانه شیک جهان!
تیتر امروز   
مرد 62 ساله آلمانی که 217 بار واکسن کرونا زده !!!
قتل یکی از مدیران شهرداری به دست همسرش
جزئیاتی از پرونده مرگ بلاگر معروف مشهدی
واکنش چمران به ودیعه میلیاردی به برخی مدیران شهرداری تهران
جاساز مواد در معده برای فروش در زندان
«آنجلینا جولی» موی خود را برای این دختر دانشجوی آمریکایی قیچی نمی‌کند؟+تصاویر
اعتراف متهمان شبکه‌های فریب و قاچاق دختران+عکس و فیلم
کشف حجاب، سرو مشروبات الکلی و فروش ژامبون‌ با گوشت حرام در رستوران‌های بالای شهر / طرح نور در این رستوران‌ها هم اجرا شود
اتاق شکنجه شوگرمامی برای پسر جوان در حواشی داغ امروز سه‌شنبه 18 اردیبهشت 1403
افشای راز های عجیب و افسردگی شدید جواد رضویان در برنامه زنده/رضویان:خداوند را فراموش کردم..
کارگر جوان قصد فروش یسنا کوچولو را داشت + جزییات
مردمی که مست عشق می‌شوند/ چرا استقبال از «مست عشق» مایۀ خوش‌حالی است؟
واکنش گل‌محمدی به یک خبر فوق جنجالی: بحث تعهد در میان نیست!
تاکید کردم تلگرام را از نفس بیندازید تا بیاید بگوید چشم! /گفتم اگر اینستاگرام را می بندید، درست ببندید
همایون شجریان و سحر دولتشاهی در انتظار نوزادشان هستند/ سحر دولتشاهی باردار شد!
منتخب روز   
عجیب و غریب ترین تولیدات ایران خودرو که از آن بی اطلاعید/ از سمند کوپه تا پیکان جدید با ظاهری عجیب +فیلم کشف کله‌پاچه چهارهزارساله در گورستانی عجیب+ فیلم سیاه خان ، زشت ترین فرد تاریخ ایران+ فیلم (ویدئو) 10 نوع از خطرناک ترین مارهای جهان که در ایران هم دیده شده اند/ کابوس شب یعنی اینا نگاهی به خانه پدری استاد شهریار در روستای خشکناب شهرستان بستان آباد/ شعرهای مشهور استاد برای این روستاست +عکس عکس عروسی امیر جعفری و ریما رامین‌فر، همای سریال پایتخت فیک و تقلبی از آب درآمد / هوش مصنوعی داره وارد مراحل ترسناکی میشه! (عکس) تیپ و استایل فوق‌العاده شیک و لاکچری یاورِ سریال فاصله‌ها بعد از 14 سال در عربستان سعودی / ببینیدش نمی تونید بشناسید! فروش ویلای روف گاردن دار و استخر دار حسن جوهرچی، فرهاد سریال فاصله‌ها توسط دخترش در شمال ! / در منطقه‌ای تهرانی نشین!!! سلفی دونفره نعیمه نظام دوست با سلطان کمدی ایران که یکسال حق نداشت منتشرش کنه! / چه ست آدیداسی پوشیده مهران مدیری ...