Jo nesutraiško net galingiausi presai, neįveikia kulkos – kas tai yra Princo Ruperto lašas (Video)

Princo Ruperto lašai (taip pat žinomi kaip Olandijos arba Batavijos ašaros) yra grūdinti stiklo karoliukai, sukurti lašinant išlydytą stiklą į šaltą vandenį, dėl kurio jis sukietėja į buožgalvio formos lašelį su ilga plona uodega.

Šie lašeliai iš vidaus pasižymi labai dideliais liekamaisiais įtempiais, dėl kurių atsiranda priešingų intuityvių savybių, pvz., gebėjimas atlaikyti plaktuko ar kulkos smūgį į svogūnėlio galą, nesulaužant lašo. Tačiau jei uodegos galas pažeidžiamas, įvyksta sprogus suirimas. Gamtoje panašios struktūros susidaro tam tikromis sąlygomis vulkaninėje lavoje ir yra žinomos kaip Pelės ašaros.

Lašai pavadinti Reino princo Ruperto vardu, kuris 1660 m. juos atgabeno į Angliją, nors pranešama, kad jie buvo gaminami Nyderlanduose anksčiau XVII amžiuje ir tikriausiai buvo žinomi stiklo gamintojams daug ilgiau.

Juos kaip mokslinę įdomybę tyrinėjo britų Karališkoji draugija, o jų neįprastų savybių principų išaiškinimas greičiausiai paskatino grūdinto stiklo gamybos procesą, patentuotą 1874 m. XX ir XXI amžiais atlikti tyrimai atskleidė lašų savybių priežastis.

Princo Ruperto lašai beveik 400 metų išliko moksline įdomybe dėl dviejų neįprastų mechaninių savybių: nukirpus uodegą, lašas sprogstamai suyra į miltelius, o galvutė gali atlaikyti iki 287 900 niutonų gniuždymo jėgą.

Sprogstamasis skilimas atsiranda dėl daugybės įtrūkimų išsišakojimų perpjovus uodegą – vienas įtrūkimas pagreitėja tempimo liekamojo įtempio lauke uodegos centre ir išsišakoja pasiekęs kritinį 1450–1900 metrų per sekundę greitį

Atsižvelgiant į šiuos didelius greičius, skilimo procesą dėl įtrūkimų išsišakojimo galima numanyti tik pažvelgus į uodegą ir naudojant didelės spartos vaizdo gavimo metodus. Galbūt todėl ši keista lašų savybė šimtmečius išliko nepaaiškinta.

Antroji neįprasta lašų savybė, būtent galvutės stiprumas, yra tiesioginė didelių gniuždymo liekamųjų įtempių (iki 700 megapaskalių) pasekmė, esančios šalia galvutės išorinio paviršiaus. Šis įtempių pasiskirstymas yra matuojamas naudojant natūralią stiklo savybę – įtempių sukeltą dvigubą lūžį ir taikant 3D fotoelastingumo metodus. Dėl didelio atsparumo lūžiams, atsirandantiems dėl liekamųjų gniuždymo įtempių, Princo Ruperto lašai yra vienas iš pirmųjų grūdinto stiklo pavyzdžių.

Grūdinto stiklo gamybos gesinimo būdu procesas tikriausiai buvo įkvėptas Princo Ruperto lašų tyrimų, nes jį Anglijoje užpatentavo paryžietis Francois Barthelemy Alfredas Royeris de la Bastie 1874 m.

Mažiausiai nuo XIX amžiaus buvo žinoma, kad vulkaninėje lavoje tam tikromis sąlygomis susidaro dariniai, panašūs į Princo Ruperto lašus. Visai neseniai Bristolio universiteto ir Islandijos universitetų mokslininkai laboratorijoje ištyrė stiklo daleles, susidarančias sprogstamai suskaidžius princo Ruperto lašus, kad geriau suprastų magmos skilimą ir pelenų susidarymą, atsirandantį dėl aktyvių ugnikalnių sukauptų šiluminių įtempių.

Štai kas nutinka nukirpus Princo Ruperto lašo uodegą: