Krople Księcia Ruperta to fascynujące obiekty, które powstają w wyniku szybkiego schłodzenia kropli roztopionego szkła w zimnej wodzie. W tym prostym procesie powstaje szklana forma o charakterystycznym kształcie: masywnej kuli z wydłużonym ogonem. Proces ten tworzy unikalną strukturę – powierzchnia szkła szybko twardnieje z uwagi na kontakt z zimną wodą, podczas gdy wnętrze pozostaje plastyczne. Jest to proces analogiczny do technologii hartowania szkła. W efekcie kropla zyskuje wyjątkowe właściwości mechaniczne, które od wieków fascynują zarówno naukowców, jak i entuzjastów.
Fot. 1. Kropla Księcia Ruperta (zdjęcie M. Kozłowski)
Najbardziej charakterystyczną cechą kropli jest jej niezwykła wytrzymałość na nacisk w przedniej części. Główna część kropli potrafi wytrzymać nawet uderzenia młotka, co wydaje się wręcz nieprawdopodobne, zważywszy na kruchość szkła. Jednakże, ta pozornie niezniszczalna struktura ma swoją słabość – ogon kropli. Nawet niewielkie uszkodzenie tej części powoduje natychmiastowe uwolnienie wysokich naprężeń wewnętrznych, co skutkuje jej całkowitym rozpadem na drobne fragmenty. Analogiczne zjawisko można zaobserwować w przypadku pękania szkła hartowanego.
Historia kropli Księcia Ruperta sięga XVII wieku. Pierwsze wzmianki o nich pojawiły się, gdy książę Rupert, bratanek króla Anglii Karola I, przywiózł je na dwór królewski jako naukową ciekawostkę. Eksperymenty z tymi kroplami stanowiły jeden z pierwszych kroków w badaniach nad właściwościami materiałów i procesami mechanicznymi.
Fot 2. Eksplozja kropli Księcia Ruperta przy uszkodzeniu ogona (zdjęcie M. Kozłowski)
Dzięki uprzejmości firmy Krosno, która wykonała dla mnie kilka kropli Księcia Ruperta (fot. 1), miałem okazję przeprowadzić eksperyment ze studentami. Testy potwierdziły fenomenalne właściwości tych obiektów – główna część kropli rzeczywiście wykazuje odporność na uderzenia młotka, podczas gdy uszkodzenie ogona prowadzi do spektakularnego rozpadu na tysiące drobnych fragmentów (fot. 2).
Krople Księcia Ruperta pozostają nie tylko ciekawostką naukową, ale również doskonałym przykładem, jak właściwości materiałów zależą od procesów ich wytwarzania.
Marcin Kozłowski
Redaktor merytoryczny