彈玻璃球的正確方式,八零后的幸福回憶——玻璃球
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內(nèi)容導(dǎo)航:1、彈玻璃球的正確方式:八零后的幸福回憶——玻璃球2、彈玻璃球的正確方式,卻經(jīng)不起手指輕彈的玻璃球1、彈玻璃球的正確方式:八零后的幸福回憶——玻璃球
對七零、八零后的農(nóng)村小伙伴而言,玻璃球算是比較珍貴的一類玩具了。很多玻璃球都是我們用啤酒瓶或者土雞蛋等換來的。用錢直接買來玩的,都是“土豪”。
彈玻璃球的玩法有很多種,我們經(jīng)常玩的一種規(guī)則是:參與的小伙伴拿出相同數(shù)量的玻璃球放在畫好的圓圈里面,然后在遠處劃一條線。每個人輪流拿著手里的母球去撞擊,撞出圈的玻璃球就歸你了。
彈玻璃球的手法有很多種,允許把玻璃球拿在手里,離開地面的時候,大多是拇指貼在食指第二關(guān)節(jié)處,玻璃球放在拇指指尖。這種彈法,適用于距離比較遠的玩法。
還有一種規(guī)則不允許玻璃球離地。一般有三種手法:食指或中指指尖貼在拇指關(guān)節(jié)處,這種彈法適合貼地彈。拇指貼在食指第二、第三關(guān)節(jié)處,食指挺直,這種彈法適用于處在坑、洞里的玻璃球。食指貼在大拇指側(cè)面,適用于讓玻璃球跳高。
那時候大拇指側(cè)面經(jīng)常是裂開的,就是彈玻璃球彈的。雖然疼得厲害,但只要開始彈玻璃球,就會忘乎所以,欣然前往。孩子的快樂就是這么簡單,真是無比懷念啊。
2、彈玻璃球的正確方式,卻經(jīng)不起手指輕彈的玻璃球
17世紀的時候,德國的魯珀特王子給英國國王查理二世送去了幾顆蝌蚪狀的玻璃球,1000多年前玻璃在西方就已經(jīng)很普遍了,把玻璃當(dāng)作禮物送給國王顯然有點寒磣。
但是,當(dāng)人們知道這些玻璃球的神秘之處時,它將變成非常特別的禮物。
因為這些蝌蚪狀玻璃球的球形部分堅硬無比,隨便你用什么敲擊它,它都能保證完好無損,這超出了人們對玻璃的理解范疇。
然而更奇怪的是,你用手輕彈尾部,它將瞬間破碎,甚至是碎成渣渣的那種。
這種玻璃球現(xiàn)在被稱作“魯珀特之淚”,顯然它是以魯珀特王子的名字來命名的,不過這種玻璃球并不是魯珀特王子發(fā)明的,據(jù)信它的出現(xiàn)可以追溯到羅馬時代。
魯珀特王子只是把它帶到了英國,而查理二世并沒有把它當(dāng)作耍雜技的道具(事實上在過去很長的時間里魯珀特之淚被用作派對的道具),而是送到英國皇家學(xué)會進行科學(xué)研究。
在接下來的400來年里,魯珀特之淚一直困擾著科學(xué)家們,他們搞不明白玻璃球為什么可以這么堅固,又為什么尾部的斷裂會使整個結(jié)構(gòu)奔潰。
圖注:羅伯特·胡克
?研究過它的科學(xué)家包括荷蘭物理學(xué)惠更斯的父親康斯坦丁·惠更斯,以及發(fā)現(xiàn)胡克定律的英國物理學(xué)家羅伯特·胡克。
胡克可能是第一個給出相對正確的科學(xué)解釋,但是它沒有掌握具體細節(jié),也沒有弄明白尾巴的情況。
事實上,在2017年魯珀特之淚的秘密被徹底破解前,它還比人們想象的要堅硬許多。
2016年在互聯(lián)網(wǎng)上瘋傳的一段視頻中,子彈打在魯珀特之淚的球面,子彈直接破碎,足以說明它的強度。
?魯珀特之淚的物理性質(zhì)
其實,制作一顆魯珀特之淚非常簡單,只要把熔融的玻璃液體滴入水中就可以得到,不過秘密就在這種制作過程中。
當(dāng)高溫的玻璃液體碰到寒冷的水時,玻璃的外部會瞬間凝固,但是在同一瞬間,玻璃的內(nèi)部依然是熔融狀態(tài),或者內(nèi)部冷卻的速度更慢。
?由于熱脹冷縮效應(yīng),玻璃在熱的時候會膨脹,在冷的時候會收縮。這意味著,隨著玻璃內(nèi)部的逐漸冷卻,它將收縮并將固體外層拉向內(nèi)部。
但由于外層已經(jīng)凝固了,所以它只能在分子層面變得非常靠近,從而創(chuàng)造足夠的力來抗衡向內(nèi)收縮的力,這個力被稱為“張應(yīng)力”。
而我們前面提到的向內(nèi)收縮的力被稱作“壓應(yīng)力”,為了保證魯珀特之淚的形態(tài),兩個力必須處于平衡狀態(tài)。
當(dāng)玻璃球受到壓力時,張應(yīng)力會非常容易變大,從而繼續(xù)保持這種平衡,這是它球面部分非常堅固的原因。
其實胡克是最早發(fā)現(xiàn)這點的人,他還想通過打磨玻璃球的外部來證明自己的想法,不過他并沒有了解事物的本質(zhì),特別是尾部的觸碰為什么會導(dǎo)致整個玻璃球破碎。
?為什么觸碰尾部會崩盤?
1994年的時候,研究人員使用高速分幅攝影來觀察玻璃球的破碎過程,他們得出了結(jié)論,包括尾部在內(nèi),每一個落點的表面都承受著高度的壓應(yīng)力,而內(nèi)部承受著高度的張應(yīng)力,所以任何一個部位斷裂都會導(dǎo)致整個玻璃球瓦解。
簡單地說,只要有一個地方失去了這種力的平衡,它就會瞬間釋放儲存的勢能。這個有點像你拉開一條橡皮筋然后一邊松手,它會瞬間彈向另外一邊。
當(dāng)然,魯伯特之淚再怎么堅固也只是玻璃而已,尾部非常薄,它會非常容易被破壞。
圖注:圖b壓力大小變化
?只是,當(dāng)時研究人員沒法通過技術(shù)手段了解應(yīng)力究竟是如何在魯珀特之淚的內(nèi)部分布的。
直到2017年,科學(xué)家通過紅外線和透射偏光鏡了解到,整個魯珀特之淚的應(yīng)力分布情況,同時也清楚地知道,頭部的表面壓應(yīng)力比之前認為的要高得多。
大約是700兆帕,接近大氣壓力的7000倍,這個強度差不多可以抵抗20噸的壓力,不過這種表面的壓層也很薄,大約是液滴頭部直徑的10%。
?最后
其實,現(xiàn)在魯伯特之淚有一個非常有名的應(yīng)用,那就是鋼化玻璃,它就是通過魯伯特之淚的原理改進出來的。
那你可能還會想,玻璃畢竟比較脆弱,如果把玻璃換成金屬會怎么樣,能夠制作更堅硬的金屬版的魯珀特之淚?
簡單的答案是不行!
??這是因為金屬是晶體,它的原子排列具有周期性,導(dǎo)致它每個部位都具有相同的屬性,所以它無法像玻璃那樣形成擁有兩種不同物理性質(zhì)的結(jié)構(gòu),也就無法制作金屬版的魯珀特之淚。
不過確實有人嘗試過,就像上面這幅圖顯示的那樣,它甚至無法形成魯珀特之淚這樣的形狀。
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