Nicht einmal Kugeln können es zerstören. Warum ist Ruperts Träne so magisch?

Es gibt eine sehr interessante Kleinigkeit namens „Ruperts Tränen“.

Im Wesentlichen handelt es sich dabei um ein Glasprodukt in Form eines Wassertropfens, dessen Einzigartigkeit jedoch darin liegt, dass der Kopf dieses Glaswassertropfens extrem hart ist. Es kann nicht durch ein Messer, eine Axt oder einen Hammer beschädigt werden. Selbst wenn man mit einer Pistole darauf trifft, wird die Kugel sie zertrümmern, doch die Träne von Rupert bleibt intakt. Es ist zwar überraschend, dass ein Glasprodukt so hart sein kann, aber wenn es nur so hart wäre, wäre es nicht interessant. Im Vergleich zur Härte des Kopfes ist der Schwanz von Rupert’s Tear äußerst zerbrechlich. Mit nur einer Prise wird es zu Pulver zertrümmert. Und nicht nur der Schwanz wird zu Pulver zertrümmert, sondern die gesamte Rupertträne. Wie wird so etwas Interessantes hergestellt? Tatsächlich handelt es sich hierbei nicht um ein Hightech-Produkt. Seine Entstehung lässt sich auf das 17. Jahrhundert zurückführen.

Rupert’s Tears heißen Rupert’s Tears, weil sie erstmals von Rupert, dem Neffen von Charles I., hergestellt wurden und auch die Herstellungsmethode sehr einfach ist.

Rupert schmolz das Glas und ließ es dann auf natürliche Weise in das kalte Wasser tropfen. So entstand ein tropfenförmiges Glasprodukt. Es ist Ruperts Träne. Wie können mit einem so einfachen Herstellungsprozess so interessante Objekte entstehen? Welche physikalischen Prinzipien spielen dabei eine Rolle? Ein wichtiges physikalisches Konzept, das hier eine Rolle spielt, ist „Stress“. Die sogenannte Spannung bezieht sich auf die Wechselwirkungskraft, die zwischen den inneren Teilen eines Objekts entsteht, wenn es einer äußeren Kraft ausgesetzt wird, um der Einwirkung der äußeren Kraft zu widerstehen. Abhängig von den unterschiedlichen Kräften kann zwischen Druckspannung und Zugspannung unterschieden werden. Wie der Name schon sagt, ist Druckspannung die Spannung, die der Kompressionstendenz des Objekts widersteht, und Zugspannung ist die Reaktionskraft des Objekts auf die äußere Kraft, die dazu führt, dass das Objekt eine Dehnungstendenz aufweist.

Wenn dies nicht klar ist, geben wir ein praktisches Beispiel.

Wir haben aus einem Stück Pappe eine einfache Brücke zwischen zwei Tischen gebaut, dann das Telefon darauf gelegt und die Brücke ist sofort eingestürzt. Wenn wir dieses Stück Pappe zu einem Bogen biegen und dann das Telefon darauf legen, hält es. Denn durch die Verformung wird der Karton einer stärkeren Druckspannung ausgesetzt, sodass er dem erhöhten Gewicht standhalten kann. Nachdem wir nun die Druckspannung verstanden haben, schauen wir uns Ruperts Riss an. Wenn heißes Glas schmilzt und dann in kaltes Wasser fällt, verfestigt es sich sofort, wenn es mit Kälte in Berührung kommt, aber die Verfestigung erfolgt in einer bestimmten Reihenfolge. Dabei erstarrt zunächst die äußerste Schicht des Glases, während die innere Schicht noch nicht vollständig abgekühlt ist. Dadurch entsteht der Unterschied, dass die Außenseite sofort abkühlt und fest wird, während die Innenseite langsam abkühlt und fest wird.

Aufgrund der thermischen Ausdehnung und Kontraktion zieht das Innere des Glases während des Abkühlungsprozesses die erstarrte Außenschicht nach innen und wird immer dichter, wodurch eine starke Druckspannung auf der Außenschicht des Glases entsteht. Aufgrund der kontinuierlichen inneren Schrumpfung bilden sich in der inneren Schicht des Glases starke Zugspannungen.

Einige Physiker glauben, dass die Druckspannung von Ruperts Träne das 7.000-fache des atmosphärischen Drucks erreichen kann. Bei einer so großen Druckspannung ist es möglicherweise nicht einmal möglich, dass ein Gatling-Gewehr, das blaue Flammen ausstößt, es zerstört, von einer Pistole ganz zu schweigen. Warum also ist der Schwanz von Ruperts Träne so zerbrechlich? Der Grund ist einfach, denn die Fläche des Schwanzes ist zu klein. Trotz starker Druckspannung bricht es aufgrund seiner geringen Fläche bereits bei geringer Krafteinwirkung. Sobald der Schwanz bricht, wird das Gleichgewicht zwischen Druckspannung und Zugspannung im gesamten Rupertriss gestört und der gesamte Rupertriss bricht.

Menschen, die zum ersten Mal mit Ruperts Träne in Berührung kommen, haben normalerweise das Gefühl, dieses kleine Ding sei magisch, aber in Wirklichkeit ist es überhaupt nicht magisch, denn dieses Ding ist überall um uns herum und wir nennen es anders, nämlich „gehärtetes Glas“.

Das ist richtig, gehärtetes Glas wird nach dem Prinzip der Rupert-Träne hergestellt. Außerdem erhöht es die Festigkeit, indem es das Glas allmählich von außen nach innen abkühlt und so im Inneren eine stärkere Druckspannung erzeugt. Aufgrund der Formbeschränkungen von gehärtetem Glas ist seine Festigkeit jedoch nicht mit der tropfenförmigen Rupertträne vergleichbar und kann daher nicht vor Kugeln schützen. Obwohl es nicht vor Kugeln schützen kann, ist es unmöglich, gehärtetes Glas mit gewöhnlichen Werkzeugen zu zertrümmern.

Gibt es eine Möglichkeit, gehärtetes Glas einfach zu zerstören? Natürlich wurde die gleiche Methode verwendet, um Ruperts Träne zu zerstören.

Der anfälligste Teil von Rupert's Tear ist der Schwanz, und der anfälligste Teil von gehärtetem Glas sind die Ecken. Es genügt, wenn ein kleiner Stein hart auf die Ecke des gehärteten Glases trifft, und das ganze Glas zerspringt. Jetzt verstehen Sie, warum Sie an die Ecken der Fenster klopfen müssen, wenn Sie in einem Auto gefangen sind, denn die Autofenster bestehen aus gehärtetem Glas. Sie müssen lediglich einen kleinen Stock in die Ecke des Fensters stecken und vorsichtig darauf hebeln, und schon zerspringt das ganze Fenster. Manchmal explodieren Glastüren oder Fenster aus gehärtetem Glas schon bei einem leichten Stoß. Was ist los? In den meisten Fällen bleiben Verunreinigungen wie Sand und Steine ​​in den empfindlichen Ecken hängen. Wenn zu diesem Zeitpunkt eine äußere Kraft ausgeübt wird, zerbricht es, ähnlich einer Selbstexplosion.

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