Bir Cam Mermiden Daha Güçlü Olabilir mi?

Glassmaker'lar için, Prince Rupert's Drops'un yapımı kolaydır ve bir mermiyi paramparça edebilir.

Bir damla sıcak camın suda soğuması, gücünün sırrıdır.

Düşüşü bu kadar sert yapan fizik, ince, ancak güçlü koruyucu yüzeyler için uygulamalara sahiptir.

İnce bir kuyruğa uzanan cam gözyaşı damlalarından oluşan Prince Rupert's Drop, narin, berrak bir iribaş gibi görünüyor. Kuyrukları koparmak yeterince kolay, ancak tepedeki yuvarlak damla? İnanılmaz derecede güçlü görünüyor. Çekiç darbesiyle kıramazsınız.

Bir cam ustası erimiş camı soğuk suya damlatırsa, buz gibi donarak ekstra uzun kuyruklu bir boncuk oluşturur. Sauron'un Tek Yüzüğü gibi, onu balta kadar güçlü bir şeyden gelen ağır bir darbeyle kıramazsınız. Aslında onu parçalamak için bir merminin hızına ve gücüne ihtiyacınız var. İşin çılgın yanı, bir merminin bile damlaya çarptığında parçalanabilmesidir.

Mermi, damlanın ampulünü sıyırdığında, kuyruktan beyaz bir çizginin çıktığını ve damladan aşağı indiğini görebilirsiniz. Bu seyahat eden bir şok dalgasıdır. Düşüşün oluşumu sırasında oluşan basınç dayanımı ve darbenin artık gerilimi olmak üzere iki faktör, düz camın neredeyse anında yok olmasına neden olur. Saniyeden kısa bir süre sonra -saniyede 100.000 kare hızında görülebilen çarpıcı bir sekans- tüm nesne buharlaşarak ışıltılı bir dumana dönüşür. Cam, her yöne patlamak yerine, yerinde kırılır çünkü sıkıştırma ve gerilim aynı anda serbest bırakılır.

Merminin kendisi, sıkıştırma kuvvetini serbest bırakan cam kafa nedeniyle paramparça olur. Mermi parçaları geniş bir dizi halinde uçarak kendilerini kurulumun arkasındaki duvara gömüyor.

İşte büyünün açıklaması

Cam, 2.552 derece ile 2.912 derece Fahrenheit arasında erir. Bir cam üreticisi, ikinci videoda gösterildiği gibi, bir su tankına erimiş bir cam boncuk damlattığında, yüzeyi hızla soğur, neredeyse anında sıvı iç çevresinde sertleştirilmiş bir kabuk oluşturur, yumurta beyazının içindeki yumurta sarısından daha hızlı pişmesine benzer.

İçerideki erimiş cam soğumaya ve geri çekilmeye devam ederek dış tabakayı mümkün olduğunca içeri doğru çeker. İç çekirdek sıkıca sıkıştırılır ve bu da düşüşte inanılmaz miktarda gerilim oluşturur. Bu, tabakaları birbirine bağlayan ve camdan yapılmış güçlü bir amortisör oluşturan sıkıştırma kuvvetidir. Yüzey gerilimi damlayı bir arada tutmaya yardımcı olur.

Prince Rupert's Drop'ları kırmak eğlenceli olabilir, ancak aynı zamanda faydalı nesneleri güçlendirmek için bir fırsat sunarlar. Örneğin, özel bir tür sert cam, mobil cihazlarımızı kaplayabilir.

Corning videosundaki çift, görünüşte narin olan ve aslında süper güçlü olan ince bir cam levha olan Gorilla Glass'ı gösteriyor. Corning, camı Prince Rupert's Drop'u kırılmayı çok zorlaştıran aynı basınç dayanımı ilkelerini kullanarak geliştirdi. İyon değişimi adı verilen bir süreçle zorlu hale getirildi. Cam üretimi sırasında yüzeyde küçük iyon parçacıkları oluşur. Bunlar genellikle elektrik yüklü sodyum atomlarıdır. Yüzeyi sertleştirmek için cam bir tuz çözeltisine daldırılır ve daha büyük potasyum iyonlarının camın yüzeyinde daha küçük iyonlarla yer değiştirmesine neden olur. Bu daha büyük parçacıklar, cam levhanın iç kısımlarında basınç oluşturarak onu sıkıca sıkıştırır.

Wikimedia Commons