鲁珀特的眼泪坚硬而脆弱。为什么打它后面的尾巴会断?你知道吗?你知道吗?
一、鲁珀特眼泪的形成过程
“鲁珀特的眼泪”是由普通玻璃制成的。将熔融玻璃滴入水中形成水滴。它的成型工艺非常简单,不需要什么高科技,也不需要特殊加工。
二、力学的基本原理
1,大部分物体都是抗压抗拉的。
2.大多数物体热胀冷缩。
3.玻璃是易碎的物体。
4.宏观上,小地方容易损坏。
三、鲁珀特眼泪形成的力学分析
根据成型工艺,熔融玻璃的温度很高,约700℃。当熔融玻璃进入冷水时,由于温度低,外围收缩。但是,内部仍然处于高温状态。这使得玻璃受到压力。如下图。正号表示内部高温膨胀,负号表示外部低温收缩。
在内部膨胀和外部压力的条件下,玻璃的中间部分(冷却最慢的位置)相对于外部处于拉伸状态。这种由快速温度变化引起的热应力将保留在玻璃内部。内部拉伸部分的大小取决于温度变化时间。如果冷却时间足够慢(逐渐降温),玻璃有足够的时间进行自我调整,实现热应力的自我释放。但冷却时间很快(瞬间冷却),外压内拉的残余热应力会更明显。
由于尺寸原因,外压和内压的残余应力分布主要集中在其头部。尾部的应力分布更加均匀。
第四,对鲁珀特的泪头冲击进行力学分析。
我们已经知道,鲁珀特的眼泪始终处于外压内拉的机械状态。如图所示。这里我们遵循力学的习惯,拉应力为正,压应力为负。
当头部受到外界撞击时,被撞击部位必然处于压缩状态。当力传递到内部时,内部拉伸应力状态由于外部压力而变得缓和,即,内部拉伸应力的值变得更小。从前面的力学原理可以看出,拉应力的降低是非常有益的。
5.鲁珀特眼泪每秒破的力学分析。
就像之前分析的那样,鲁珀特眼泪的外层处于机械压缩状态,就像一个保护层,一直保护着里面,迫使里面紧紧挤在一起。
但由于其尾部体积较小,所承受的最大载荷与头部相比非常小。而且,细尾巴比头部的应力分布更均匀。外压内拉的应力分布在尾部不明显。所以尾巴很容易损坏和折断。
尾巴一旦损坏,就断了。外界压力下的机械保护层将不复存在,应力瞬间释放。内部的拉应力使整个鲁珀特的眼泪变成了碎片。
因为冷却时间很短,外层冷的时候收缩得很薄,很快就会被其他地方补充,尤其是尾部还处于高温状态,让已经冷的部分收缩,而尾部的高温把外层推得更紧。最后形成外层的高压应力状态。