Kape princa Ruperta od 17. stoljeća zbunjuju znanstvenike. Kapi se dobivaju potapanjem zrnca rastopljenog staklenog sode ili kremenastog stakla u hladnu vodu, koja tvori komad čaše u obliku kapka. Dok je glava kapljica nevjerojatno jaka i može odoljeti svemu, od udara čekića do brzih metaka, samo ficanje repa kristala može uzrokovati da se cijela stvar rasprsne u prah. Kako izvještava David Szondy iz New Atlasa, istraživači su konačno otkrili tajne ovih kapi.
Još 1994. godine istraživači su koristili fotografiranje velike brzine kako bi snimili i analizirali način na koji se kapi razbijaju, izvijestila je Lisa Zyga za Phys.org. Zaključili su da površina kapi ima visoki pritisak pritiska, dok je unutrašnjost kapi pod visokom napetošću. Iako ta kombinacija čini glavu vrlo jakom, nije u ravnoteži, što znači da čak i mali poremećaj na repu uzrokuje da se cijela stvar destabilizira i raspadne. U stvari, pukotine se kreću brzinom od 4.000 milja na sat, što usitnjava staklo.
No tek je nedavno tehnološki napredak istraživačima mogao detaljno ispitati raspodjelu stresa. Za proučavanje napetosti unutar čaše koristili su vrstu mikroskopa poznatog kao prijenosni polariskop. Slanjem crvene LED svjetlosti kroz kap, dok je bila potopljena u bistru tekućinu, mogli su izmjeriti kako naprezanja u kapi usporavaju svjetlo. Ukupni učinak je optička karta sila duša u boji duge. Koristeći matematičke modele, istraživači su zatim izračunali razne sile unutarnje i vanjske. Svoje su rezultate opisali prošle godine u časopisu Applied Physics Letters.
Naprezanja tijekom ispadanja Princa Ruperta (Aben i dr. / Američki institut za fiziku) Kompresijski napon oko glave kapljice izračunat je na između 29 do 50 tona po kvadratnom inču, što čašu čini jakom poput nekih vrsta čelika. Ali ta snaga postoji samo u tankom sloju koji je samo deset posto promjera glave.
Da bi se probila kap, pukotina treba proći kroz taj sloj i doći do unutarnje zone napetosti. Ali vanjski sloj je toliko jak da većina pukotina samo tvore paukovu mrežu duž površine. Rep je, međutim, druga priča. Ovaj tanki dio stakla lako se može slomiti, pružajući izravnu vezu s onom osjetljivom unutarnjom napetošću. Pa kad se razbije, ostatak stakla se razbije.
Stvaranje zona snage i slabosti ima veze s načinom na koji se formiraju kapljice. "Površina kapljica hladi se brže od unutrašnjosti, stvarajući kombinaciju tlačnih naprezanja na površini i kompenzirajući zatezna - ili vučna - naprezanja u unutrašnjosti kapi", navodi se u priopćenju.
"Zatezni napon je ono što obično uzrokuje lom materijala, analogno kidanju papira na pola", kaže Koushik Viswanathan sa Sveučilišta Purdue, autor ovog rada u priopćenju za javnost. "Ali ako biste mogli promijeniti vlačni napon u tlačni pritisak, tada pukotine postaje teško narasti, a to se događa u glavi kapljica Princa Ruperta."
Istraživači su zbunjivali ove kapi već 400 godina. Ime su dobili po njemačkom princu Rupertu koji je engleskom Karlu II dao pet neobičnih kapi. Od tada, znanstvenici pokušavaju utvrditi što kapi čini tako jakim. Ljudi su pokušali sve kako bi slomili ove lude staklene pupoljke od pucanja kapi do usitnjavanja u hidrauličkim prešama. Ali ovi su eksperimenti značajni samo zbog zabave pokušaja uništavanja struktura (iako je gledati prilično zabavno).
Kako izvještava Andrew Liszewski iz Gizmoda, učenje o kapljicama moglo bi dovesti do novih vrsta neprobojnog stakla i, što je najvažnije, necjepljivih zaslona mobitela.
