子彈都打不碎的“魯珀特之淚”,為何一捏尾部就碎了

玻璃是一種很脆弱的材料,但是用玻璃做成的魯珀特之淚卻非常的結實,頭部使用鐵錘砸也不會被打破。

德國魯珀特王子送給英國國王查理二世的禮物裡,就有這樣長尾巴的玻璃珠。

●這就是魯珀特之淚命名的來歷。

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這個壓力高達7000個大氣壓。

7000個大氣壓就相當於地球最深處馬裡亞納海溝水壓力的7倍。

汽車輪胎是橡膠做的,之所以能夠扛住汽車的鋼鐵之軀,就是因為內部充滿了壓力。

輪胎內部的壓力越大,汽車輪胎就越硬。

●卡車的輪胎壓力可以達到10個大氣壓。

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假如一種輪胎能夠承受7000個大氣壓,那就可以達到魯珀特之淚的硬度,這個硬度比絕大多數鋼鐵還要硬。

所以用子彈打到魯珀特之淚上面的時候,子彈都會碎掉,但是魯珀特之淚不會碎。

輪胎的橡膠其實是無法對抗輪胎內部的10個大氣壓的,它要把這種壓力轉化為沿著輪胎外表面圓周分佈的拉應力,而承擔這些拉應力的是輪胎裡面的鋼絲。

●輪胎其實也有好幾層,裡面都有鋼絲,最外層才是橡膠。

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當一個融化的玻璃珠滴進冷水裡的時候,外表層的先凝固成固體,但是內部還有很高的溫度。

外表面收縮會產生一個向內部的徑向壓力。

●內壓力和外表面收縮產生的張力正好平衡。

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這和充氣的輪胎外表層橡膠的受力情況是一樣的。

魯珀特之淚在冷卻的過程中就是這樣一層一層的,從外向內冷卻,形成了一層一層的高度張拉的極薄的奈米層。

魯珀特之淚冷卻以後,這個力一直存在。

預應力在建築上用來製造不容易變形的梁,或者是樓板。

●在軍事工業上,用來製造高膛壓火炮,比如坦克炮以及戰列艦的主炮。

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以戰列艦的主炮為例,最先製造的是最裡層的炮管(就是有膛線的那一根),然後製造一根外層套管,這個外鋼管的內徑要比內層炮管的外徑要稍微小一點。

然後加熱外層套管,讓內層的炮管剛好能夠插進外層的套管中。等到外層套管冷卻以後,就會對內層的炮管施加巨大的向心收縮力。

●圖中戰列艦的主炮炮管一共套了4層,並且在中間還纏繞了鋼絲。

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用這種方法制造的戰列艦的炮管,能夠承受住火藥燃氣的巨大壓力,不容易變形,不容易開裂。

基本上,所有超高壓容器都採取這種方法制造,包括我國10萬噸級壓力機的液壓缸。

這個問題就涉及到材料的碎裂,仍然是力和力的平衡的問題。

冬天的時候如果窗子上的玻璃凍了一個裂紋以後,就會沿著這個裂紋迅速的擴大。因為在裂紋尖端處就會出現應力集中,通俗的講就是高壓力狀態。

●應力集中的地方會向不存在應力集中的地方擴充套件,最後直到整個材料徹底斷裂。

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有一些小型飛機的機翼上,如果出現了一個裂紋,臨時的修補方法,就是在裂紋的兩端處打上兩個孔。然後用材料把這兩個孔先暫時封閉住。

魯珀特之淚內部全部是處於高壓,全部處於應力集中狀態,只不過處在應力平衡的狀態。

一旦尾部破裂,該處的應力消失了以後,其他地方的高壓應力就會向消失的地方釋放。這個過程會在瞬間完成,速度相當於1。7公里每秒。

理論上說,魯珀特之淚的頭部只要足夠的壓力,仍然可以讓其表面破損,一旦表面某處破損了以後仍然會瞬間碎裂,和捏住魯珀特之淚尾部碎裂一樣。

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