Prints Ruperti pisarad ehk sajanditevanune pähkel, mis suudeti murda Tallinna tehnikaülikoolis

 (16)

Prints Ruperti pisarad ehk sajanditevanune pähkel, mis suudeti murda Tallinna tehnikaülikoolis
Foto: Purdue ülikool

Klaasmoodustised, mis välimuselt meenutavad konnakulleseid, nende pea on nii tugev, et haamrilöök ka seda purustada ei suuda, kuid saba on nii habras, et isegi sõrmega murdmine viib ahelreaktsioonina terve moodustise purunemiseni.

Kuidas need klaaspisarad valmistatud on ja mis on olnud põhjuseks nende eriskummalistele tugevus- või haprusnäitajatele, on vaevanud teadlasi maailmas vähemalt 356 aastat, alates sellest, kui viis esimest 1661. aastal Londonis kuninglikule ühingule uurida anti.

Valmistatud on selliseid ebatavalisi ehteasju juba hiljemalt 1625. aastal Mecklenburgis Saksamaal, aga Inglismaale jõudsid nad nähtavasti Hollandis toodetuina. Nimetati neid Bataavia pisarateks, esimesena tõi neid aga Inglismaale prints Rupert (elas 1619-1682), Saksa pfaltskrahv ja Baieri hertsog, kes oli kuningas Charles I nõbu ja saanud ka Cumberlandi hertsogi ja Holdernessi krahvi tiitlid.

Teadlasi on nende klaasitükkide imeomadused hämmastanud sajandeid ja ilmunud on ka sadu uurimusi nende omaduste kohta, kuid vähemalt osa vastuseid on nüüd saadud ühisest uurimusest, milles osalesid Purdue ülikool USA-st, Cambridge ülikool Inglismaalt ja Tallinna tehnikaülikool.

Seotud lood:

Loe veel

Need "pisarad" on tekkinud, kui sulanud klaasi tulipunaseid pritsmeid, millel suur termolaienemise koefitsient, näiteks sooda-lubi-liivklaasi või flintklaasi omad, on kukkunud külma vee nõusse ja kiiresti jahtudes kõvastunud.

Kuigi suur panus uurimusse tuli Purdue ülikoolist, toimus enamik klaasi jääkpingete mõõtmisi nimelt Tallinnas, sest meie labor on selles vallas selgelt maailmas esirinnas, kinnitab akadeemik Hillar Aben, Eesti-poolne autor. Töö, mis nüüd avaldati ajakirjas Applied Physical Letters, autoriteks on Hillar Aben, Johan Anton, Marella Õis, Koushik Viswanathan, Srinivasan Chandrasekar ja Munawar Chaudhri.

Mõistagi ei tehtud katseid neljasaja-aastaste klaasitükkidega, vaid ikka sama tehnoloogiaga valmistatud klaaspisaratega, mille tootmine on suhteliselt kerge, ja selliseid sai valmistada ka Tallinnas.

Kui nende klaaspisarate pead haamriga taguda, on nad purunematud, taludes isegi 15 000 njuutonilist jõudu. Kui aga saba murda, näeb kogu klaaspisara ülikiiret lagunemist, mõrade kihutades läbi klaasi lausa kiirusega 6437 km/h.

Prints Ruperti pisarad on valmistatud silikaatklaasist, mille termolaienemise koefitsient on eriti kõrge, tüüpiliselt on nende pea läbimõõduks viis kuni viisteist, saba läbimõõduks aga pool kuni kolm millimeetrit. Kui need läbipaistvad esemed polariseeritud valguse kätte panna, ilmnevad ka nende sisesed stressijooned.

Abeni ja tema kaaslaste uurimus tõestas, et klaaspisarate erakordne tugevus on tingitud selle pinna survetugevusest vahemikus 400 kuni 700 MPa, kasutades integreeritud fotoelastsuse tehnikaid.

Niisiis, suudavad Prints Ruperti pisarad taluda survet kuni 50 tonni ruuttollile, võrreldavalt osade terastega. Põhjuseks see, et nende pisarate välispind jahtub kiiremini kui sisemus, luues ümber tugevate survepingete kihi, mille jõud tasakaalustavad üksteist. Kuni need püsivad tasakaalus, püsib klaas stabiilne, olgugi või haamri või pressi all. Kui aga klaaspisarate saba murda, edenevad mõrad pisara pähe nii, et tasakaalustatud jõud vallanduvad ja klaas puruneb plahvatuslikult ülipisikesteks kildudeks, vahendab väljaanne New Atlas.

Hüdraulilise pressi all:

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare

FORTE TOP

Viimased uudised