Sciencemag.cz
Doporučujeme
Sklenice se při pádu nejspíš rozbije na střepy nestejné velikosti. Podle okolností bude asi existovat nějaká střední hodnota a odpovídající statistické rozdělení, ale o moc víc toho o situaci asi říct nepůjde.
V některých případech se ale sklo rozbíjí na přibližně stejně velké kousky, a to ani nemusí být protkané kovovým drátem. Příkladem jsou výplně autobusových zastávek. Vědci z University of Amsterdam, Unilever Vlaardingen a EPFL Lausanne se nyní pokusili popsat rozbití skla pomocí obecných modelů a došli k závěru, že dvěma různým druhům skla odpovídají dva dost podstatně odlišné procesy.
Skla rozpadající se na stejně velké kousky se vyznačuje vnitřním napětím, které vzniklo při předcházejícím zpracování. Tímto způsobem se chovají např. kapky skla zvané holandské slzy, eventuálně kapky prince Ruprechta. Roztavené sklo se v tomto případě kape do vody, ztuhne nejprve na vnější straně a tuhnutí vevnitř pak ve skle vyvolá napětí. Výsledkem je sklo, které vydrží úder kladivem, ale rozpadne se, pokud i jen lehce zmáčkneme jeho stopku.
Poznámka PH: Dle dalšího dohledávání se v minulosti tyto skleněné slzy používaly i u nás při výuce fyziky. Navíc podobně – tj. podobnou aplikací teploty – se i dnes vyrábějí právě sklad do automobilů.
Autoři nové studie při studium rozpadů skel mj. prováděli i počítačovou tomografii téměř 22 000 střípků z těchto kapek. Závěr zní, že při pádu běžné sklenice dochází k hierarchickému procesu. Dodaná energie je mnohem větší, než je potřeba k jednomu lomu, takže tato kinetická energie postupně vyvolává další a další zlomy, dokud se nespotřebuje. Proces postupuje od velkých po menší lomy, vzniklé kusy nemají žádnou typickou velikost.
Toto je obvyklý proces. Ve druhém případě ale vnější událost funguje pouze spouštěč a většina energie pochází z vnitřního napětí. Lomy vznikají náhodně a v závislosti na vnitřním namáhání materiálu – jehož velikosti pak odpovídají i velikosti střepů.
Kromě přímo se nabízejících aplikací podobných výzkumů (bezpečnější skla automobilů) se jako možná aplikace těchto procesů poněkud překvapivě uvádí i kinetika léků. Podle toho, jak bude lék vyroben, se totiž bude rozpadat a tomu bude odpovídat zase rychlost vstřebávání.
Stefan Kooij et al. Explosive fragmentation of Prince Rupert’s drops leads to well-defined fragment sizes, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-22595-1
Zdroj: University of Amsterdam / Phys.org
Skla automobilů, ale i oblíbené skleničky na kafe, zvané „duritky“. Mám jich ještě (echt pravých) doma šest 🙂