プリンス・ラパートの滴

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プリンス・ラパートの滴。中の泡は真空である。

プリンス・ラパートの滴(Prince Rupert's Drops)またはオランダの涙(Dutch tears)[1]は、溶融させたガラスを冷水に落として作られる珍しいガラスである。17世紀にはヨーロッパのガラス工房でその存在が知られており、1661年イギリスで行われた実験に立ち会ったカンバーランド公ルパートにちなみ命名された。ルパートの滴ともいう。

水中に落ちた溶融ガラスはオタマジャクシが細長くなったような型に冷却される。溶融ガラスを冷水に落とすと、滴の内部が熱いまま外側が急速に冷却される。最終的にガラスの内部まで冷却される頃には既に固体化している外側部分が内側に向かって収縮している。この収縮で外側部には非常に大きな圧縮応力がかかり、核部分は引張応力の状態となる。これは強化ガラスと考え方は同じである。

頭部はハンマーによる打撃にも耐えられるが、尻尾部を折ると全体が爆発的に破砕する。このように、非常に高い残留応力により特殊な性質を持つ。プリンス・ラパートの滴自体は粉々になるので破片で怪我をすることは無いが、破砕実験をガラスの容器内で行うと容器が破損し手を切る恐れがあるため、厚手のビニール袋の中で行うのが良い。

破砕[編集]

尾の部分が破損すると、不定形の原子構造に蓄えられた巨大なポテンシャルエネルギーが解放され、それが超高速で材料中を伝播し破砕する。

最近になって、超高速ビデオを使った破砕実験により尻尾部分で開始されるき裂前縁が超高速(1,450 - 1900 m/s、空気中でマッハ 5.5)で頭部の張力ゾーンへ向かって伝播するのが明らかにされた[2]

滴を偏光板を通して観察するとその内部応力が綺麗な模様となって浮かび上がる。

出典[編集]

  1. ^ Amédée Guillemin (1873). The Forces of Nature: A Popular Introduction to the Study of Physical Phenomena. MacMillan & Co.. http://books.google.com/books?id=WOUIAAAAIAAJ. 
  2. ^ Chandrasekar, Srinivasan. “Prince Rupert's Drops”. Purdue University. 2012年2月閲覧。

外部リンク[編集]