鲁珀特之泪的原理

问题更新日期：2024-10-20 14:26:39

问题描述

精选答案

直译“鲁珀特亲王之滴”——Prince Rupert's Drop

将熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中，就会形成这些如同蝌蚪状的“玻璃泪滴”。被俗称为“鲁珀特之泪”的这种玻璃有着奇妙的物理特性：泪珠本身就和实心玻璃没什么两样，捏捏锤锤都安然无恙，然而，若是抓住其纤细的尾巴、稍微施加一些压力，那么整颗玻璃泪就会瞬间爆裂四溅、彻底粉碎 。

鲁珀特之泪碎裂的原理叫做“裂纹扩展”，源于其内部不均衡的压力：当熔化的玻璃滴入冰水中时，玻璃表面迅速冷却形成外壳，而壳下的玻璃还仍然是液态。等到核部的玻璃也冷却凝结时，由于体积变化，液态的玻璃自然而然地向着已经是固态的外壳收缩，导致靠近表面的玻璃受到很大的压应力、而核心位置则被拉扯向四周，受到拉应力。当外部遭到破坏时，这些残余应力迅速释放出来，使得裂纹瞬间传遍全体、支离破碎，据高速摄影技术观测，其裂纹的传递速度可达秒速1450米-1900米。

此外，用交叉偏振光镜可以看到压力的分布：

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消防安全须知

鲁珀特之泪，熔化的玻璃在重力下自然滴入冰水中，形成的如同蝌蚪状的“玻璃泪滴”，俗称为“鲁珀特之泪”。

鲁珀特之泪的头部能够承受巨大的压力，则是得益于其结构上的受力不均。而这个原理也被广泛应用于生产生活中，比如水滴型设计的潜艇便是。

其他回答

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这种玻璃的奇异特性正是加工方法导致的，其原理就是裂纹扩展，源于物体内部压力的不均衡导致的应力。融化的玻璃滴入水中，玻璃表面迅速的冷却成一个外壳，但里面的玻璃却还是液态。物体一冷却凝结体积就变小，玻璃也不例外。外面冷却收缩快，里面收缩慢，这样先冷却的外壳就受到了里面收缩慢造成的压力，产生了很大的应力。

所谓应力就是物体受到外因变形，物体内部各部分之间产生的相互作用内力，这种力抵抗着外因导致的变形，并试图恢复变形前的位置。这个玻璃“蝌蚪”里面的应力就一直在那里使劲往外撑，企图使玻璃恢复收缩前的状态。