Ученые объяснили, почему стеклянных головастиков нельзя разбить молотком

Исследователи из Эстонии, США и Великобритании нашли объяснение необыкновенной прочности кусочков стекла в форме капли (головастика), которые с легкостью выдерживают удары тяжелого молотка. О своем открытии ученые рассказали в статье в журнале Applied Physics Letters.

О необычной прочности капель, называемых батавскими слезками или каплями принца Руперта, известно давно. Как и об их особенности: капли легко разбиваются, если надломить или откусить их хвостик. Несмотря на специфические свойства, сделать батавские слезки очень просто: достаточно капнуть расплавленным стеклом в сосуд с водой. Опускаясь в воду, стекло начнет быстро охлаждаться, вытягиваясь в каплю.

Ученые догадывались, что прочность капель связана с напряжениями внутри нее. Они установили, что трещины распространяются по стеклу со скоростью более 1700 метров в секунду. В данной работе эти ученые объединились со своими коллегами и исследовали напряжения в головке капли. Опустив каплю в жидкость и просветив ее поляризованным светом, они смогли увидеть области, в которых действовали силы напряжения.

Авторы работы выяснили, что за необычайную прочность капли ответственно напряжение не растяжения, как считают многие, а сжатия. Ученые рассчитали, что это напряжение во внешних слоях капли примерно в четыре тысячи раз превышает атмосферное давление и делает стекло сравнимым по прочности с некоторыми видами стали. Внешний слой хорошо защищает сердцевину от разрушения, однако если хвостик отломлен, то трещины быстро проникают внутрь капли, разрушая ее.