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      比子彈還堅挺的魯伯特之淚玻璃 自毀速度卻高達5倍音速(2)

      蘭英君

      比子彈還堅挺的魯伯特之淚玻璃 自毀速度卻高達5倍音速

      只要這種應力保持平衡,魯伯特之淚就能夠保持穩(wěn)定,可承受巨大的外力沖擊。通常來說,由于玻璃是過冷液體而非固體,表面的任何裂紋都會以音速擴散到內(nèi)部,從而導致物體碎裂。但“魯珀特之淚”的內(nèi)部和外部交界面把外力引向一邊,所以裂紋無法擴散。

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      不過,如果尾部破碎,尾部的淺裂紋就會沿著“魯珀特之淚”的軸線,深入頭部和交界面。這會造成巨大的破壞,使得原本平衡的應力被釋放,導致“魯珀特之淚”爆裂。“拉應力通常導致材料斷裂,如同把紙撕成兩半。”普渡大學的博士后研究員庫什克·維斯瓦納坦說,“但如果把拉應力變成壓應力,裂紋就會難以擴散。‘魯珀特之淚’的頭部就是如此。”

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      魯珀特之淚碎裂的原理叫做“裂紋擴展”,源于其內(nèi)部不均衡的壓力:當熔化的玻璃滴入冰水中時,玻璃表面迅速冷卻形成外殼,而殼下的玻璃還仍然是液態(tài)。等到核部的玻璃也冷卻凝結(jié)體積變小時,液態(tài)的玻璃自然而然地拉著已經(jīng)是固態(tài)的外殼收縮,導致靠近表面的玻璃受到很大的壓應力,同時核心位置也被拉扯向四周,受到拉應力。

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      當外部遭到破壞時,這些殘余應力迅速釋放出來,使得裂紋瞬間傳遍全體、支離破碎,據(jù)高速攝影技術觀測,其裂紋的傳遞速度可達秒速1450米-1900米,這可是5倍的音速了。