BİLİM ADAMLARI PRİNCE RUPERT'IN DAMLALARI HAKKINDAKİ 400 YILLIK GİZEMİNİ ÇÖZDÜLER

    Bilim adamları Prince Rupert'ın damlaları hakkındaki 400 yıllık gizemini çözdüler

    Prens Rupert damlası

         Araştırmacılar nihayet 1600'lü yılların başlarından beri bilim insanlarını şaşkına çeviren bir soruyu yanıtladı: "Prince Rupert'ın damla" şeklinin kafa kısmı neden çok güçlüdür?

         17. yüzyılda Almanya'daki Prens Rupert, bu cam damlalardan bir kısmını İngiltere kralı II. Charles'a gönderdi. Bu damlaların çok ilginç özelliği bulunmaktaydı. Damla başı o kadar güçlü bir yapıya sahipti ki bir çekicin etkisine dayanabiliyorken, az bir kuvvet etkisiyle bile kırılan kırılgan kuyruk yapısı sadece kırılmakla kalmıyor tüm yapıyı tuz-buz haline getiriyordu.

         Araştırmacılar yıllarca bu damlaların olağandışı özelliklerine neden olan şeyleri anlamaya çalışsalar da, yakın zamana kadar modern teknoloji araştırmacıların bunları kapsamlı bir şekilde araştırmasına izin vermemişti.

         1994'te Purdue Üniversitesi'ndeki S. Chandrasekar ve Cambridge Üniversitesi'ndeki M. M. Chaudhri, Prince Rupert'ın damlalarının parçalanma sürecini gözlemlemek için hızlı çekim kamerası kullandılar. Denemelerinden yola çıkarak, içyapıda yüksek gerilim kuvvetleri yaşarken, her bir damla yüzeyinde yüksek sıkıştırma gerilmeleri oluştuğu sonucuna varılmıştır. Dolayısıyla damla, dengesiz yapı halindedir ve kuyruk kırılmasıyla kolayca bozulabilir.

         Bununla birlikte, açık bir soru, gerilmelerin bir Prens Rupert'in damlası boyunca dağılımıdır. Stres dağılımını anlamak, bu damlaların kafalarının neden bu kadar güçlü olduğunu daha net bir şekilde açıklamaya yardımcı olur.

         Bunu yapmak için Chandrasekar ve Chaudhri, Estonya'daki Tallinn Teknoloji Üniversitesi'nden profesör olan Hillar Aben ile ortak çalışma yürüttüler. Aben, Prince Rupert'ın damlaları gibi şeffaf üç boyutlu cisimlerdeki kalıcı gerilimleri belirlemede uzmanlaşmıştır.

    Bilim adamları Prince Rupert'ın damlaları hakkındaki 400 yıllık gizemini çözdüler

         Araştırmacılar Prince Rupert’s damlasını, eksen-simetrik şeffaf cisimlerdeki çift kırınımı ölçen bir mikroskop tipi olan bir transmisyon polariskopu kullandılar.

         Araştırmacılar bir Prens Rupert'in damlasını berrak bir sıvıda askıda tuttular ve daha sonra damla kırmızı bir LED ile aydınlatıldı. Polariskop kullanarak, araştırmacılar ışığın cam damla boyunca ilerleyen optik gerilimini ölçtüler ve ardından verileri tüm damla boyunca gerilim dağılımını oluşturdular.

         Sonuçlar, damla başlarının, daha önce düşünülenden 70000 megapaskale (yaklaşık 7.000 kat atmosfer basıncı) kıyasla çok daha yüksek yüzey basınç gerilmesine sahip olduğunu gösterdi. Araştırmacılar durumu şu şekilde açıklıyorlardı; bu değerler damlacığa kırılmaya karşı yüksek direnç sağlıyor. Damlacıkları kırmak için iç gerilim bölgesine bir çatlak açmak gerekir. Yüzeydeki çatlaklar, yüzeye paralel olarak büyümeye meyilli olduklarından, gerilme bölgesine ulaşamazlar. Bunun yerine, bir damlamayı kırmanın en kolay yolu, kuyruğa kuvvet uygulamaktır, çünkü bu konumdaki bir bozulma çatlamaların gerilme bölgesine ulaşmasına izin verir.

         Chaudhri, "Çalışma, bir damla başının neden bu kadar güçlü olduğunu tam olarak açıklıyor," dedi. "Bence bu alanın temel özelliklerinin çoğunu çözdük, ancak yeni sorular beklenmedik bir şekilde ortaya çıkabilir" dedi.

         

    Çeviri: Celal DEMİRTAŞ

    More information: H. Aben et al. "On the extraordinary strength of Prince Rupert's drops." Applied Physics Letters. DOI: 10.1063/1.4971339

    Referans Derği:Applied Physics Letters

    Yayınlama tarihi: 09.05.2017

.
.