Раскрыта загадка стеклянных слез принца Руперта

Международная группа ученых выяснила, почему прочные капли закаленного стекла, известные как батавские слезки или капли принца Руперта, взрываются, если сломать их «хвост». Оказалось, что при этом возникает трещина, проникающая в центр «слезы», где стекло испытывает мощную силу растяжения. Об этом сообщается в пресс-релизе, опубликованном на сайте Phys.org.

Европейские ученые обратили внимание на стеклянные капли, по форме напоминающие головастиков, в XVII веке, когда принц Руперт Пфальцский привез их в Англию. Их характерной особенностью является очень высокая прочность «головки», которую нельзя разбить молотком. Однако, если надломить хрупкий «хвост», вся капля разлетится на мелкие осколки. Точный механизм этого физического процесса до сих пор не был известен.

Чтобы объяснить это явление, исследователи изучили распределение напряжения внутри капли. Уже было известно, что внешний стеклянный слой сильно сжат, а сердцевина растянута. Результаты нового исследования показали, что напряжение сжатия у поверхности «слезы» в семь тысяч раз превышает атмосферное давление и достигает 700 мегапаскалей. Эта зона очень тонкая и занимает лишь 10 процентов всей «головки».

Ученые выяснили, что для разрушения капли необходимо, чтобы трещины проникли в ее сердцевину. Обычно они распространяются вдоль поверхности «слезы» и не могут попасть в зону растяжения, что объясняет прочность стекла. Однако в том случае, если трещина образуется при разрушении «хвоста», то она доходит до центра капли и провоцирует взрыв.