Uma das experiências mais intrigantes e interessantes de ver e analisar são as chamadas gotas do Príncipe Rupert. Trata-se de "gotas" de vidro, produzidas com a inserção do vidro mole em água fria.
Assim que o vidro esfria, adquire uma forma peculiar, que lembra um girino. Entretanto, esse simples pedaço de vidro não é tão simples assim, ele adquire algumas propriedades mecânicas muito interessantes.
Devido à sua constituição, ele se torna tão rígido que pode acertá-lo com um martelo que ele não vai quebrar, mas, por outro lado, é altamente instável. Assim, uma leve rotação na "cauda" dessa gota irá fazê-lo explodir!
O fenômeno é bizarro: você pode tentar acertar a gota de todas as formas, que ela não vai se quebrar; mas, se você relar, mesmo de leve, em sua cauda, a coisa toda vai literalmente explodir.
A física por trás da gota do Príncipe Rupert
Usando um polariscópio, que é basicamente um vidro filtrado polarizado usado para verificar se uma luz emana diretamente de uma fonte ou se já sofreu o fenômeno da polarização, Destin coloca outro filtro sob a lente da câmera, e a gota no meio dos dois, de forma que o telespectador pode dar uma olhada na estrutura interna do vidro.
O que vemos é um estresse interno que se criou dentro da gota. E como todo esse estresse foi parar lá?
Destin usa cores como metáforas para explicar o fenômeno. Cinza representa vidro sólido. Vermelho representa vidro derretido – e, por causa do coeficiente de expansão térmica, é seguro assumir que, quanto mais alta a temperatura, maior o vidro “vermelho” deve ficar. Azul representa vidro que está esfriando – transitando entre os dois estados. Por causa do mesmo coeficiente, esse vidro está encolhendo.
A gota do Príncipe Rupert pode ser entendida como milhares de pedaços de vidro infinitesimais, cada um querendo interagir com o outro do seu lado. Quando o vidro derretido é colocado em água fria, a camada de vidro “vermelho” mais exterior imediatamente fica sólida (“cinza”), e por isso solidifica a forma de gota do fenômeno.
O interior da gota, entretanto, ainda é um líquido quente expandido. Conforme é exposto a água fria, ele começa a esfriar e empurrar contra a camada exterior. O problema é que este vidro exterior já está sólido, então “empurra de volta”, e não se quebra. Na verdade, fica mais forte.
Como o vidro esfriando não consegue mover a camada exterior, passa a fazer força contra si mesmo, causando enorme tensão, o que o endurece, tornando-o sólido também.
Eis a gota do Príncipe Rupert: o exterior está em extremo estresse compressivo, e o interior está em extremo estresse tensivo. Se uma ligação nessa corrente tensa for quebrada, quebra toda a linha, se alimentando de sua própria energia armazenada, como um explosivo químico. A diferença é que, ao invés de liberar energia química potencial, energia de tensão mecânica é liberada.
Ao gravar a explosão a 130.000 fps, Destin pode até calcular a velocidade com que isso ocorre: cerca de 1.658 metros por segundo.[SmarterEveryDay, Wikipedia, SAPONoticias]
Fonte: Hypescience
