24
3
1
0
0
Yüzlerce yıllık fizik fenomeni, en son araştırmayla çözüldü. Damlaların yüzey gerilimleri, beklenilenden çok daha yüksek çıktı.

Araştırmacılar, nihayet 1600'lü yılların başından beri bilim insanlarını rahatsız eden, su damlası şeklindeki ve “Prince Rupert’ın damlaları” olarak adlandırılan ufak cam eserlerin baş kısımları neden bu kadar dayanıklı olduğu sorusunun cevabını buldular.

17. yüzyılda Almanya’da yaşamış Prens Rupert, bu cam damlalardan bir kısmını Birleşik Krallık’taki Kral II. Charles'a gönderdi. Bu materyaller çok ilginç bir özelliğe sahipti: Neredeyse bir su damlası kadar küçük olan cam parçaları güçlü bir çekiç hatta bir balyoz darbesine bile dayanmakla kalmıyorlar, bir kurşuna bile karşı koyabiliyolardı. Fakat onları kırmanın tek bir yol vardı; kuyruk kısımlarına yapılacak ufak bir dokunuş. Sonuç: Kum gibi etrafa dağılan cam tozu!

Bu ilginç materyaller, camı damla damla eritirken onların bir soğuk suya düşmesini sağlayınca oluşuyorlar. Kıpkırmızı olan erimiş cam damlaları soğuk suyla buluşunca hızlı bir şekilde sertleşerek son formuna kavuşuyorlar.

Araştırmacılar, yıllarca bu damlaların baş kısmındaki gizemli dayanıklılık fiziğini çözmek için çalıştılar. Ancak yakın zamana kadar var olmayan modern teknoloji, bu ilginç fizik fenomenini keşfetmelerine ancak günümüzde olanak tanıdı. 

1994'te Purdue Üniversitesi'ndeki Dr. Chandrasekar ve Cambridge Üniversitesi'ndeki Dr. Chaudhri, düşen parçalanma sürecini gözlemlemek için hızlı çerçeveleme fotoğrafçılığı kullandılar. Denemelerinden yola çıkarak, damlanın içinde yüksek gerilim kuvvetleri oluşurken, yüzeylerinde yüksek sıkışma gerginlikleri oluştuğu sonucuna vardılar. Araştırmacılar tarafından baş kısmının son derece sağlam ancak kuyruk kısmının son derece dayanıksız olması durumu, dengesiz denge fenomeni oluşturmuştu.

Bir “damla” fizik:

Prens Rupert’in can sıkınsıtısı sonucu elde ettiği bu ilginç ürün, fiziğin temelinde bulunan kuvvet teorilerini anlamak için bir mihenk taşı görevi görecekti anlayacağınız. Bunu anlamak için iki doktor, Estonya'daki Tallinn Teknoloji Üniversitesi'nden profesör olan Hillar Aben ile işbirliği yapmaya başladılar. Aben, Prince Rupert'ın damlaları gibi şeffaf üç boyutlu cisimlerdeki kalıcı gerilmeleri belirlemede uzmanlaşmış bir bilim insanıydı.

Aben, Chandrasekar, Chaudhri ekibinin Prince Rupert'ın damlalarındaki stres dağılımını, bu iş için geliştirilmiş özel bir polariskop ile anlamaya koyuldular. Araştırmacılar, deneylerinde damlaları berrak bir sıvıya batırıp çıkardıktan sonra, kırmızı bir LED ile aydınlattılar. Polariskopu kullanan araştırmacılar, ışığın cam damla boyunca ilerledikçe oluşan optik durumlarını ölçümlediler ve ardından verileri tüm damla boyunca stres dağılımını oluşturmak için kullandılar.

Sonuçlar damla başlarının, daha önce düşünülenden 7.000 kat daha fazla yüzey gerilimine sahip olduklarını ortaya koydu. Üstelik bu yüzeysel alan damla başlarının dairesel çağının yalnızca %10'u kadardı. Yani eliptik merkezine hiç bir kuvvet etki edemiyordu. 

Araştırmacıların açıkladığı gibi bu değerler, damlacık başlarının çok yüksek kırılma eşiğine sahip olmalarını sağlıyor. Bir damlacığı kırmak için, damlanın iç gerginlik bölgesine -merkezine- giren bir çatlak oluşturmak gerekiyor. Ancak  yüzeydeki çatlaklar, yüzeye paralel olarak büyümeye meyilli olduklarından dolayı damlanın merkez bölgesine giremiyorlar. 

Damlaları kırmanın en kolay yolu ise onların dayanıksız kuyruklarını basit bir kuvvetle bertaraf etmek. Bu konumdaki bozulmalar, yüzeydeki çatlamaların gerginlik bölgesine girmelerine de izin verecek bir dağılımı oluşturmalarına imkan tanıyor.

Araştırmacılar, çığır açan keşiflerine ilişkin "Bizce bu gizemin temel özelliklerinin çoğunu çözdük, ancak yeni sorular beklenmedik bir şekilde ortaya çıkabilir" açıklamasında bulundular.

Kaynak : https://phys.org/news/2017-05-scientists-year-old-mystery-prince-rupert.html
24
3
1
0
0
Emoji İle Tepki Ver
24
3
1
0
0