17世紀以来、ルーパート王子のdropsは科学者を困惑させてきました。 滴は、冷たい水に溶けたソーダライムまたはフリントガラスのビーズを浸すことで作られ、オタマジャクシ型のガラス片を形成します。 ドロップの頭は信じられないほど強く、ハンマーの打撃から弾丸のスピードアップまですべてに抵抗することができますが、クリスタルの尾を軽くたたくだけで粉々になります。 現在、 New Atlasの David Szondyが報告しているように、研究者たちはついにこれらのドロップの秘密を突き止めました。
1994年に、研究者は高速写真を使用して、滴の粉砕方法を記録および分析しました、とLisa ZygaはPhys.orgに報告しています。 彼らは、液滴の内部に高い張力がかかっている間、液滴の表面には高い圧縮応力があると結論付けました。 このコンボは頭を非常に強くしますが、平衡状態ではありません。つまり、尾部のわずかな破壊でさえ、全体が不安定になり、バラバラになります。 実際、亀裂は時速4, 000マイルで移動し、ガラスを粉砕します。
しかし、研究者がストレス分布を詳細に調査できるようになったのは、最近の技術の進歩まででした。 彼らは、透過偏光器として知られるタイプの顕微鏡を使用して、ガラス内の張力を研究しました。 液滴が透明な液体に沈んでいる間に赤色のLEDライトをドロップに送ることで、ドロップのストレスがどのようにライトを減速させたかを測定できました。 全体的な効果は、ドロップ内の力の虹色の光学マップです。 その後、研究者は数学モデルを使用して、さまざまな内部および外部の力を計算しました。 彼らは昨年、 Applied Physics Letters誌で結果を詳述しました。
プリンスルーパートドロップのストレス（Aben et al./American Institute of Physics） 液滴の頭部の周りの圧縮応力は29〜50トン/平方インチであると計算されたため、ガラスはいくつかの種類の鋼と同程度の強度になりました。 しかし、その強度は、頭の直径のわずか10％の薄層にしか存在しません。
ドロップを壊すには、亀裂がその層を通過して内部張力ゾーンに到達する必要があります。 しかし、外層は非常に強いため、ほとんどの亀裂は表面に沿ってクモの巣を形成するだけです。 しかし、尾は別の話です。 この薄いガラスの破片は簡単に破損する可能性があり、その敏感な内部張力ゾーンへの直接リンクを提供します。 そのため、破損すると、残りのガラスが粉々になります。
強さと弱さのゾーンの形成は、液滴の形成方法に関係しています。 プレスリリースによると、「液滴の表面は内部よりも速く冷却され、表面に圧縮応力が加わり、液滴の内部の引張り応力または引っ張り応力が補償されます。」
「引張応力は、通常、紙を半分に引き裂くのに似た、材料の破壊を引き起こすものです」と、論文の著者であるパデュー大学のKoushik Viswanathanはプレスリリースで述べています。 「しかし、引張応力を圧縮応力に変更できれば、亀裂が成長しにくくなります。これが、プリンスルパートドロップのヘッド部分で起こることです。」
研究者たちは、これらの低下を約400年にわたって困惑させてきました。 彼らは、イギリスのチャールズ2世に5つの奇妙な滴を与えたドイツのプリンス・ルパートにちなんで名付けられました。 それ以来、科学者たちは、滴が非常に強くなる原因を解明しようとしました。 人々は、これらのクレイジーなガラスのオタマジャクシが水滴を撃つことから油圧プレスでつぶすことを打開するためにあらゆることを試みました。 しかし、これらの実験は、構造を破壊しようとするだけの楽しみ以上に注目に値します（ただし、見るのはかなり楽しいです）。
Gizmodoの Andrew Liszewskiが報告しているように、落下について知ることは、新しいタイプの飛散防止ガラスにつながり、最も重要なことには、割れない携帯電話の画面につながる可能性があります。
