क्या एक पूरी तरह से गोलाकार राजकुमार रूपर्ट की बूंद का निर्माण संभव है?

Question

प्रिंस रूपर्ट के ड्रॉप्स कांच की वस्तुएं हैं जिन्हें पिघले हुए ग्लास को ठंडे पानी में डुबोकर बनाया जाता है। जबकि ड्रॉप के बाहर जल्दी ठंडा हो जाता है, अंदर लंबे समय तक गर्म रहता है। जब यह अंततः ठंडा हो जाता है, तो यह सिकुड़ जाता है, सतह पर बहुत बड़े कंप्रेसिव स्ट्रेस की स्थापना होती है।

परिणाम एक प्रकार का कड़ा गिलास है: आप इसे नुकसान पहुंचाए बिना ड्रॉप हेड को हथौड़ा कर सकते हैं, लेकिन पूंछ पर एक खरोंच एक विस्फोटक विघटन की ओर जाता है। की जाँच करें इस वीडियो को।

तो, क्या गोलाकार राजकुमार रूपर्ट की बूंदों का निर्माण संभव है? और यदि हां, तो कैसे? एक आवेदन का एक उदाहरण पारंपरिक गेंद असर क्षेत्रों के प्रतिस्थापन के रूप में है। पहनने के प्रतिरोध में सुधार होगा और अधिकतम भार सहन करने योग्य होगा, और एक गिलास क्षेत्र में वैसे भी कम खर्च होगा।

Comments

मैं वास्तव में फ्रीफ़ॉल (कोई गुरुत्वाकर्षण) में एक को छोड़ने के प्रभावों के बारे में आश्चर्यचकित करता हूं और फिर इसे तेजी से पानी में डुबो देता हूं।

— एसएफ।

क्या होगा अगर, ड्रॉप बनाने और इसे ठंडा करने के बाद, आप गर्मी को दूर करने और पूंछ को पिघलाने के लिए थे - कांच के ब्लोअर कैसे टूटने के निशान को पिघलाकर टुकड़ों को खत्म करते हैं। क्या आंतरिक तनाव में बदलाव के कारण यह बिखर जाएगा जैसे कि आपने पूंछ को तोड़ दिया है, या इसे तड़कने के बजाय गर्म करने से उत्पन्न तनाव में अपेक्षाकृत धीमी गति से बदलाव के कारण अलग व्यवहार करेगा?

— टॉम

@ एसएफ: गुरुत्वाकर्षण के बिना, कोई फ़्रीफ़ॉल नहीं है, और ऑब्जेक्ट को जारी करने के बाद बस जगह में रहना होगा।

— ओलिन लेट्रोप 20

@ टॉम: एक पीआर ड्रॉप की पूंछ के भीतर का कांच तन्यता और सरासर बलों के संयोजन के अधीन है। पूंछ के कुछ बिंदु को पीछे करें, कांच की कतरनी ताकत तन्यता ताकतों को झेलने के लिए खुद ही पर्याप्त होगी, इसलिए कांच को इससे परे पिघलाने से इसका कोई प्रभाव नहीं होगा। सिर के करीब, कांच का वह हिस्सा, जिसे अब पूंछ की तरफ से नहीं खींचा जा रहा था, सिर से खींचने का प्रतिरोध करने के लिए अपर्याप्त कतरनी ताकत होगी। जैसे ही बाहर का एक हिस्सा फेल होता है, सिर की ओर भाग, जहां तनाव बहुत अधिक होता है ...

— सुपरकैट

... एक भी बड़ी राशि भी अनिवार्य रूप से तुरंत विफल हो जाएगी, जिससे पूरा टुकड़ा फट जाएगा।

— सुपरकैट

Answer 1

प्रिंस रूपर्ट की बूंदें एक टेम्पर्ड सिलिका ग्लास घटक का एक उदाहरण हैं: इसकी सतह को इसके इंटीरियर की तुलना में अधिक तेजी से ठंडा किया गया है। चश्मे का तड़का लगाना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह कांच को कठोरता प्रदान करता है, यानी लोड के तहत फ्रैक्चर का विरोध करने की क्षमता, जो बताता है कि क्यों एक हथौड़ा के साथ एक बूंद को मारा जा सकता है और जीवित रह सकता है। सिलिका ग्लास, जैसा कि अन्य सिरेमिक सामग्री के साथ आम है, अस्थिर दरार के प्रसार को प्रदर्शित करता है जब इसकी फ्रैक्चर स्थिति आपके तनाव की स्थिति से अधिक हो जाती है। अधिकांश मिश्र धातुओं के विपरीत, चीनी मिट्टी की चीज़ें बहुत कम, या नहीं, प्लास्टिक विरूपण का प्रदर्शन करती हैं। जब वे अपनी लोचदार सीमा तक पहुँचते हैं तो वे फ्रैक्चर हो जाते हैं। इसलिए यदि आप एक सिलिका ग्लास घटक को बहुत अधिक तनाव देते हैं, तो यह तेजी से और एक ही बार में फ्रैक्चर हो जाता है।

एक ग्लास घटक को उसके आंतरिक से अधिक तेजी से ठंडा करके तापमान को नियंत्रित किया जा सकता है ताकि घटक में गैर-समान अवशिष्ट तनाव वितरण हो। विशेष रूप से, क्योंकि बाहरी पहले जम जाता है, इसकी घनत्व बढ़ जाती है और पहले मात्रा घट जाती है, इंटीरियर से सामग्री बाहर की ओर खींचती है। फिर, जैसा कि इंटीरियर कम शेष सामग्री के साथ जम जाता है, बाहरी रूप से अंदर की तरफ खींचता है। परिणामस्वरूप तनाव की स्थिति बाहरी में आंतरिक और संपीड़न में तनाव है।

दरारें केवल तभी फैलती हैं जब दरार में तन्यता का तनाव होता है। यदि दरार में एक अवशिष्ट कंप्रेसिव स्ट्रेस होता है, तो यह तनाव में रहने तक बंद रहेगा। चूँकि दरार के खुलने से पहले संकुचित तनाव को दूर किया जाना चाहिए, यह एक टेम्पर्ड ग्लास घटक के माध्यम से एक टेम्पर्ड ग्लास घटक की तुलना में एक दरार को फैलाने के लिए अधिक तन्यता तनाव लेता है। यदि इस तरह की दरार घटक के बाहरी और आंतरिक के बीच तटस्थ-तनाव की सतह से पहले फैलती है, तो आंतरिक के अवशिष्ट तनाव स्थिति के कारण दरार टिप तनाव में होगी। इस तरह की दरार अस्थिर फैशन में फैलने लगती है क्योंकि सभी अवशिष्ट तनाव मुक्त हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कांच की धारियों का विस्फोट होता है, क्योंकि वे सभी गैर-समान तनाव वितरण से लोचदार वसूली से गुजरते हैं।

इस सब से, यह स्पष्ट होना चाहिए कि एक "पूरी तरह से" गोलाकार, टेम्पर्ड ग्लास घटक सैद्धांतिक रूप से संभव है, क्योंकि यह केवल आवश्यक है कि कांच का बाहरी भाग आवश्यक गैर-समान तनाव वितरण प्राप्त करने के लिए इंटीरियर की तुलना में अधिक तेजी से ठंडा हो, वांछित आकार बनाए रखते हुए। एक पारंपरिक राजकुमार रूपर्ट के ड्रॉप में गुरुत्वाकर्षण और चिपचिपाहट का एक संयोजन पूंछ का कारण है। इसलिए, उन घटकों में से प्रत्येक को हटाने, जैसे कि एक "फ्लोटिंग" ग्लास के बूँद से मुक्त सतह-तनाव-तनाव से मुक्त-गिरावट में गठित ड्रॉप के परिणामस्वरूप, चिपचिपा ग्लास का एक क्षेत्र हो सकता है। रिलैक्सेशन में लंबा समय लग सकता है और ग्लास को पूरे समय चिपचिपा रखना चाहिए। अगला चरण अपने आकार को परेशान किए बिना क्षेत्र को तेजी से ठंडा कर रहा है, जो कि मुश्किल से मुश्किल है। तरल पदार्थ के साथ इसे स्प्रे करने से सतह में लहरें पैदा होती हैं, और जलमग्नता को इसे धीरे-धीरे असीम रूप से स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है, जिससे गलत प्रकार का गैर-समान तनाव वितरण होगा। अंतरिक्ष के निर्वात के लिए इसे उजागर करना पर्याप्त हो सकता है, लेकिन मैंने विकिरणित गर्मी के नुकसान की कोई गणना नहीं की है।

वांछित सेटअप संभवतः अंतरिक्ष के वैक्यूम में एक विकिरण ओवन होगा, जिसमें कांच का एक बूँद तैर रहा होगा, जिसमें कोई सापेक्ष वेग नहीं होगा। ओवन कांच को पिघला देता है, जो एक गोले में आराम करता है। ओवन बंद कर दिया जाता है, दरवाजा खोला जाता है और ओवन तेजी से गोले से दूर चला जाता है। गोला विकिरण का उत्सर्जन करता है, सतह को आंतरिक (या इसलिए हम आशा करते हैं) की तुलना में अधिक तेजी से ठंडा करते हैं, और ग्लास को तड़का दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक प्रिंस रूपर्ट का स्पेस ड्रॉप होता है।

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टेम्पर्ड ग्लास का एक मुख्य पहलू यह है कि टुकड़े के टेम्पर्ड हिस्से के अंदर ग्लास का द्रव्यमान उस आकार से छोटा होना चाहिए, जब उस टुकड़े को केवल उकेरा गया था। पीआर ड्रॉप में, जब ड्रॉप कॉन्ट्रैक्ट के बड़े हिस्से के बाहर, पूंछ एक पथ प्रदान करेगी जिसके द्वारा पिघला हुआ ग्लास बाहर निकल सकता है; पूंछ फिर ड्रॉप के अंदर से पहले जम जाएगी, इस प्रकार ग्लास को ड्रॉप कूल के रूप में वापस बहने से रोकता है। अगर किसी को annealing बिंदु के ऊपर सभी ग्लास को अच्छी तरह से गर्म करना है, तो बाहरी को केवल annealing बिंदु के ऊपर ठंडा करें, मध्यम रूप से जल्दी से बस नीचे ठंडा करें ...

— Supercat

... एनीलिंग बिंदु, और फिर इसे वहां से अपेक्षाकृत धीरे से ठंडा किया ताकि ग्लास को टूटने से रोका जा सके, एक ग्लास के साथ समाप्त हो सकता है जो कुछ हद तक टेम्पर्ड था, लेकिन कूलिंग एक्सटरनल के बाद से प्रिंस पुपर्ट की बूंद के रूप में मजबूत नहीं था ' टी इंटीरियर से "बाहर निचोड़" करने में सक्षम हो।

— सुपरकैट

आपकी वैक्यूम परिकल्पना के बारे में मुझे थोड़ा संदेह है। मुझे लगता है कि कांच में भी, संवहन द्वारा गर्मी हस्तांतरण विकिरण द्वारा गर्मी हस्तांतरण धड़कता है।

— टॉम ज़ातो -

एक दिलचस्प बिंदु। माइक्रोग्रैविटी में, अगर हम मान लें कि ग्लास को ओवन के साथ थर्मल संतुलन तक पहुंचने की अनुमति है, तो संवहन के लिए ड्राइविंग बल एक रेडियल दबाव ढाल होगा। यह सभी इस बात पर टिका होगा कि संवेदी प्रवाह के गठन की तुलना में अत्यधिक चिपचिपे कांच का बाहरी आवरण विकिरण के कारण कितना तेज होगा। मुझे लगता है कि ड्रॉप के आकार पर पूरी तरह से हावी होगा। बड़ी बूंदों में संवहनशील प्रवाह के लिए समय होगा (जैसे पृथ्वी के निर्माण में लोहे की तबाही के साथ), छोटी बूंदें शायद उतनी नहीं। काश मेरे पास इसे मॉडल करने का समय होता!

— wwarriner

Answer 2

मुझे लगता है कि कांच कैसे गिरा जाता है इसके परिणामस्वरूप पूंछ बनती है। वीडियो में, पिघला हुआ कांच बाकी गांठ और हिस्सों से अलग होता है - जैसे कि सिल्ली पुट्टी या पिघला हुआ मोज़ेरेला चीज़। मुझे उम्मीद है कि आप कम से कम गुओ ग्लास को काटकर पूंछ को छोटा कर सकते हैं - लेकिन एक संभावना है कि परिणाम ठंडा होने पर फट जाएगा, जैसा कि निवाग की टिप्पणी में सुझाया गया है।

पर्याप्त गोलाकार कांच की गेंदें काफी कठिन होंगी। शायद यह शॉट टॉवर अवधारणा, या किसी प्रकार की मोल्डिंग विधि का उपयोग करके किया जा सकता है ।

Answer 3

यह पहले कहा गया था कि इंजीनियरिंग या विनिर्माण के संदर्भ में एक "संपूर्ण" क्षेत्र मौजूद नहीं हो सकता है, लेकिन तुच्छताओं को अनदेखा करते हुए, आइए इस प्रश्न का उत्तर दें। एक प्रिंस रूपर्ट की बूंद ऐसी होती है कि पिघला हुआ ग्लास आपकी छड़ और पानी की एक बाल्टी में गिराने के लिए पर्याप्त चिपचिपा होता है, जिससे कांच अधिक मात्रा में आंतरिक तनाव पैदा करने के लिए तेजी से ठंडा होता है, जो एक अटूट अश्रु बनाने के प्रसिद्ध प्रभाव का कारण बनता है।

यहां तक ​​कि अगर आप रॉड को जल्दी से स्पिन करने के लिए थे, ताकि एक लंबी पूंछ न हो, तो कुछ पतले खींच अभी भी मौजूद होंगे और पूंछ बना सकते हैं। यह छोटा हो सकता है, लेकिन यह अभी भी वहाँ होगा। यदि आप इसे और अधिक गोलाकार बनाने में रुचि रखते हैं, तो आप टेल एंड को शेव करने के लिए सोच सकते हैं, लेकिन जैसा कि आप जानते हैं, एक ठोस ग्लास विस्फोट में टेल एंड के लिए एक एकल निक या गड़बड़ी का परिणाम है।

मान लीजिए कि आपने छड़ी को एक तरह से (एक जादुई दुनिया में) फैला दिया ताकि कोई पूंछ न हो। तो फिर तुम एक राजकुमार रूपर्ट ड्रॉप नहीं होगा!

आपके प्रश्न का उत्तर नहीं है, यह एक गोलाकार राजकुमार रूपर्ट की बूंद बनाने के लिए संभव नहीं है क्योंकि या तो ग्लास में विस्फोट होगा, या आपके पास वह ड्रॉप नहीं है जिसकी आपको तलाश थी।

Answer 4

इस बारे में क्या। हमेशा की तरह ड्रॉप बनाएं, लेकिन तनाव के निर्माण को धीमा करने के लिए आप जितना गर्म पानी का उपयोग कर सकते हैं, निश्चित रूप से अभी भी होगा। यहाँ महत्वपूर्ण कदम है ...... प्रयोग के साथ पानी की गहराई को कम करें और अंत में, पानी की सतह पर सही छोड़ दें, जो कुछ हद तक, पूंछ की लंबाई को कम कर सकता है या व्यावहारिक रूप से इसे समाप्त कर सकता है। पानी में अर्ध-वजन रहित स्थिति को देखते हुए यह गिरावट बहुत कम दर पर आ जाएगी। विचार करने के लिए एक और बात यह है कि ड्रॉप करने से पहले इसे छोड़ देना होगा। ड्रॉप करने से ठीक पहले ड्रॉप करने से, पूंछ, जो सिर की तुलना में बहुत जल्दी ठंडा हो जाती है, व्यावहारिक रूप से समाप्त हो जाती है और इसलिए इसके आंतरिक तनाव वाले सिर को भंगुर पूंछ से खतरा नहीं होता है।

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दरअसल, पानी गिरने से पहले पूंछ हवा में बन जाती है।

— तीमुथियुस

Answer 5

शायद आप फ्रीज़ में पिघले हुए ग्लास का एक गोला बना सकते हैं, फिर इसे ठंडी गैस से बुझाइए।

मैं एक तरल के बजाय एक ठंडी गैस का सुझाव देता हूं क्योंकि आप इसे फ्री फॉल में एक तरल में "ड्रॉप" नहीं कर सकते हैं, और एक तरल के साथ इसे तेजी से फुलाते हुए बाहरी को तुरंत फ्रीज करने के लिए पर्याप्त होगा जिसमें संभवतः असममित बल शामिल होंगे जो क्षेत्र को विकृत करेगा, जबकि एक गैस सभी पक्षों पर समान दबाव डालेगी। यह कुछ बहुत ठंडा गैस होना होगा! मुझे नहीं पता कि आर्गन जैसी भारी गैस थर्मल चालन को बढ़ाती है, या हाइड्रोजन या हीलियम जैसी कोई चीज़ बेहतर काम कर सकती है।

पूंछ एक आवश्यक विशेषता की तरह प्रतीत नहीं होती है। मुझे लगता है कि यह टपकने वाले कांच की चिपचिपाहट द्वारा बुझने से पहले बनता है, पानी के माध्यम से नहीं। पूंछ तेजी से ठंडा होने वाले ग्लास के बूँद से तेजी से बाहर नहीं निकलती है; यह पहले से ही मौजूद है, जो क्वैच से पहले गुरुत्वाकर्षण / खिंचाव द्वारा बनता है, और बस उस पूंछ के आकार में ठंडा होता है।

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इस टेक्नीक के साथ लीड बॉल बनाए जाते हैं।

— पूजा

Answer 6

यह एक आदर्श क्षेत्र नहीं है, लेकिन जितना मैंने पास पाया है।

गर्म जेट में निलंबित करें, फिर ड्रॉप करें। किया हुआ।

आपको ध्यान से शीतोष्ण को नियंत्रित करना होगा, बहुत गर्म और यह अलग उड़ता है।

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क्या आप वर्णन कर सकते हैं कि लंबी पूंछ के साथ एक विशिष्ट बूंद की तुलना में यह कैसे व्यवहार करता है? क्या आप अंतिम परिणाम का कोई चित्र या वीडियो दिखा सकते हैं?

— वायु

Answer 7

अच्छी तरह से "सही" क्षेत्र को भूल जाओ, लेकिन मैं यह नहीं देखता कि इसे किसी भी आकार में क्यों नहीं बनाया जा सकता है। आपको बस बाहर का तेज ठंडा करना है। मुझे याद है कि pyrex इस तरह से बनाया गया है, तनाव में बनाया गया है .. लेकिन मुझे एक लिंक नहीं मिला। यह मददगार हो सकता है।

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अच्छी तरह से "सही" के रूप में "बॉल बेयरिंग के लिए उपयुक्त"। मेरे संदेह पूंछ से आते हैं, जो एक प्रमुख घटक लगता है, और लगता है कि इससे बचा नहीं जा सकता है।

— व्लादिमीर क्रैवेरो

मैं देख रहा हूं कि आप इटली में हैं, यहां यूएस मैकमास्टर-कार में कई ग्लास बॉल, कुछ बॉल बेयरिंग में, कुछ सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक से बने हैं। जहां आप हैं वहां भी कुछ ऐसा ही होना चाहिए। (पूंछ सिर्फ यह है कि यह कैसे बनाया गया है ... एक क्षेत्र के लिए आपको एक मोल्ड या कुछ और की आवश्यकता होगी।)

— जॉर्ज हेरोल्ड

Answer 8

प्रिंस रूपर्ट ड्रॉप के बाहर जमने के बाद, यह जल्दी से सिकुड़ जाएगा। इस प्रक्रिया के दौरान, अगर कांच के अंदर कहीं भी नहीं जाता है, तो इससे बाहर काफी तनाव हो सकता है, वस्तुतः यह गारंटी देता है कि यह पूरी तरह से कांच के टुकड़े को बुझाकर क्रैक-ग्लास का निर्माण करेगा; बाहरी परत दरार हो जाएगी तुरंत, लेकिन अगर सभी टूटे हुए कांच के टुकड़े कांच के संपर्क में हैं जो अभी भी पिघला हुआ है, तो समग्र टुकड़ा बरकरार रहेगा)। जबकि दरार को रोकने के लिए कांच को धीरे-धीरे ठंडा करना काफी संभव है, खुर को रोकने के लिए पर्याप्त रूप से शिखर तन्यता लोड को कम करना भी उस राशि को कम कर देगा जिससे इस तरह के भार को संपीड़ित होने की ओर स्थानांतरित किया जा सकता है।

इस कठिनाई को कांच को पानी में धीरे-धीरे कम करके दूर किया जा सकता है (पूंछ अभी भी उस रॉड से जुड़ी हुई है जहां से यह आया था)। ऐसा करने का मतलब यह होगा कि ग्लास के बाहर का हिस्सा जम गया है और सिकुड़ रहा है, इस बीच के अधिकांश संकुचन के दौरान तरल ग्लास में तरल ग्लास का एक निरंतर पथ होता है जो पानी से बाहर निकलता है।

कुछ बिंदु पर पानी में प्रवेश करने वाला ग्लास इतना पतला होगा कि केंद्र के माध्यम से तरल ग्लास के प्रवाह के लिए संभव नहीं है, लेकिन तब तक जब ग्लास के बड़े हिस्से होते हैं, तो वे लगभग उतने ही अनुबंधित होंगे जितना वे जा रहे हैं। , इसलिए तनाव पैदा करने से बचने के लिए तरल ग्लास की मात्रा को अभी भी विस्थापित करने की आवश्यकता होगी, और इसलिए इंटीरियर से किसी भी अधिक तरल ग्लास को विस्थापित करने में असमर्थता से उत्पन्न तनाव की मात्रा इसी तरह छोटी होगी। यदि कांच का क्षेत्र जो कि केंद्र के माध्यम से तरल प्रवाह की अनुमति देने के लिए पर्याप्त मोटा है, तो उस क्षेत्र को ओवरलैप करता है जो ठंडा होने पर टूटने से बचने के लिए काफी पतला होता है, ड्रॉप को समय से पहले विफलता के बिना कमरे के तापमान तक ठंडा किया जा सकता है। हालांकि, एक समान गोलाकार बूँद,

Answer 9

शून्य गुरुत्वाकर्षण में कोई पूंछ नहीं। जब तक सामग्री को गर्म वातावरण में बनाए रखा जाता है तब तक आपके पास एक "बिल्कुल सही" क्षेत्र होगा जब तक कि दबाव और तापमान और गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति निरंतर होती है। कूलिंग का परिणाम रूपर्ट के ड्रॉप के समान समान तनाव में होगा, हालांकि पूंछ का प्रभाव गायब होगा। किसी भी विकृति के परिणामस्वरूप "दोष" होगा और समान तनाव और रूपर्ट के ड्रॉप प्रभाव पर प्रभाव नहीं होगा। एक आदर्श विचार में। , आप एक "yourname" क्षेत्र के साथ समाप्त होगा।