Alates 17. sajandist on prints Ruperti tilgad teadlasi hämmingus. Tilgad valmistatakse sulanud sooda-lubi või tulekiviga klaasi külmas vees kastes, mis moodustab kurikajakujulise klaasitüki. Kuigi tilga pea on uskumatult tugev ja suudab vastu seista kõigele, alates haamrilöögist kuni kiiruseületamise täppideni, võib kristalli saba vaid kiiskamine põhjustada kogu asja pulbriks purunemise. Nüüd, nagu David Szondy New Atlases teatas, on teadlased lõpuks välja mõelnud nende tilkade taga olevad saladused.
Juba 1994. aastal kasutasid teadlased kiirfotograafiat tilkade purunemise registreerimiseks ja analüüsimiseks, teatas Lisa Zyga portaalile Phys.org. Nad jõudsid järeldusele, et tilga pinnal on suur survepinge, samal ajal kui tilkade sisemus on suure pinge all. Ehkki see kombo teeb pea väga tugevaks, pole see tasakaalus, mis tähendab, et isegi kerge sabahäire põhjustab kogu asja destabiliseerumist ja lagunemist. Tegelikult liiguvad praod 4000 miili tunnis, mis klaasist pulbristab.
Kuid alles hiljutise tehnoloogia arenguga said teadlased stressi jaotust üksikasjalikult uurida. Klaasi sisemiste pingete uurimiseks kasutasid nad teatud tüüpi mikroskoopi, mida tuntakse kui ülekandepolariskoopi. Kui saadaks punase LED-valguse läbi tilga, kui see oli sukeldatud läbipaistvasse vedelikku, said nad mõõta, kuidas tilga pinged valguse aeglustumist pidurdasid. Üldine efekt on tilga sees olevate jõudude vikerkaarevärvi optiline kaart. Seejärel arvutasid teadlased matemaatilisi mudeleid kasutades erinevaid sise- ja välisjõude. Nad täpsustasid oma tulemusi möödunud aastal ajakirjas Applied Physics Letters.
Pinged kogu Prince Ruperti tilga ajal (Aben jt / Ameerika füüsika instituut) Survepinge tilga pea ümber oli arvutatud vahemikus 29-50 tonni ruut tolli kohta, muutes klaasi sama tugevaks kui mõnda tüüpi terast. Kuid see tugevus eksisteerib ainult õhukeses kihis, mille pea läbimõõt on kõigest kümme protsenti.
Tilga murdmiseks peab pragu sellest kihist läbi saama ja jõudma sisemise pinge tsooni. Kuid välimine kiht on nii tugev, et enamik pragusid moodustab lihtsalt ämblikuvõrgu piki pinda. Saba on aga teine lugu. See õhuke klaasi serv saab hõlpsasti katki, pakkudes otsest sidet selle tundliku sisemise pingetsooniga. Nii et kui see puruneb, puruneb ülejäänud klaas.
Tugevuse ja nõrkuse tsoonide moodustamine on seotud sellega, kuidas tilgad moodustuvad. "Tilkade pind jahtub sisemusest kiiremini, tekitades pinnale survepingete kombinatsiooni ja kompenseerides tilkade sisemuses tekkivaid tõmbe- või tõmbepingeid, " seisab pressiteates.
"Tõmbepinge põhjustab tavaliselt materjalide purunemist, mis on analoogne paberilehe pooleks rebimisega, " ütleb pressiteates Koushik Viswanathan Purdue ülikoolist, paberi autor. "Aga kui saaksite tõmbepinge muuta survepingeks, siis muutub pragude tekkimine keeruliseks ja see juhtub prints Ruperti tilkade peaosas."
Teadlased on nende tilkade pärast hämmingus olnud umbes 400 aastat. Need said nime Saksamaa prints Ruperti järgi, kes andis viis imelikku tilka Inglismaa Charles II-le. Pärast seda on teadlased püüdnud välja selgitada, mis teeb tilgad nii tugevaks. Inimesed on proovinud kõik, et neid hullumeelseid klaasist tambaid purustada alates tilkade laskmisest kuni nende hüdrauliliste pressideni välja pressimiseni. Kuid need katsed on tähelepanuväärsemad kui lihtsalt ehitiste hävitamise proovimise lõbu (kuigi seda on päris lõbus vaadata).
Nagu Andrew Liszewski ajakirjas Gizmodo teatas, võib tilkade tundmaõppimine põhjustada uut tüüpi purunemiskindla klaasi ja mis kõige tähtsam - purunevate mobiiltelefonide ekraanid.
