Como 'gota de vidro' derrota a prensa hidráulica e suporta marteladas, mas pode 'explodir' facilmente? Entenda

[ad_1]


O que é a gota do Príncipe Rupert, vidro que resiste até a marteladas
Talvez você já tenha visto um daqueles vídeos “satisfatórios” do TikTok que mostram uma peça de vidro, em formato de espermatozoide, sendo esmagada por uma prensa hidráulica e… resistindo bravamente. Acredite: não é nenhum efeito de inteligência artificial. Esse (nobre) objeto chama-se gota do Príncipe Rupert.
💧Como “nasce” a gota do Príncipe Rupert? Ela é feita de um pedaço de vidro fundido que, em alta temperatura, é jogado em água fria. Esse choque térmico dá origem a uma pequena gota, comparada por cientistas à forma de um girino, que tem propriedades impressionantes:
a “cabeça” é quase inquebrável e consegue até resistir a marteladas ou a uma prensa mecânica que exerce força de toneladas;
o “rabo”, muito mais frágil, pode virar pó com uma simples pressão dos dedos, desfazendo a gota inteira a uma velocidade impressionante.
“O resfriamento não é homogêneo: a cauda vai esfriar e solidificar antes. A base, que tem mais vidro, demorará mais. Isso cria tensões diferentes, de dentro para fora e de fora para dentro”, explica Felipe Ribeiro, professor no curso de engenharia da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (Ufersa). Entenda, mais abaixo, as consequências disso.
Gota do Príncipe Rupert tem resistência impressionante na região da ‘cabeça’
Perdue University
💧Quando a gota foi descoberta? “Desde o século XVII [1661], cientistas renomados e filósofos naturais têm tentado compreender as propriedades excepcionais dessas gotas”, disse Srinivasan Chandrasekar, professor de engenharia industrial da Purdue University, em entrevista à instituição de ensino americana.
Ele conta que o príncipe Rupert, da Alemanha, levou 5 dessas gotas misteriosas para o rei Carlos II, da Inglaterra. O monarca ficou tão interessado que as entregou a cientistas, pedindo que eles explicassem as propriedades impressionantes dos objetos de vidro.
🔎O que gera essas propriedades ‘misteriosas’?
Prensa pode exercer força de toneladas e, ainda assim, não quebrar a gota
Perdue University
Quando o vidro quente cai na água gelada, a superfície da gota esfria mais rápido que o interior dela. Esses ritmos diferentes de resfriamento geram dois tipos de força:
na superfície: compressão -> é o que origina a resistência contra impactos. A camada externa fica “apertada” sobre o interior, como se fosse um cinturão comprimindo tudo. Esse “escudo” dificulta a formação de trincas mesmo diante de marteladas.
e no interior: tração -> A parte que demorou mais para resfriar reage de outra forma — é “puxada” para fora. Só que, como a força do “escudo” na superfície é muito grande, ela impede a explosão. Essa “vontade” do núcleo de escapar da casca que o envolve fica contida ali dentro.
Se nada fizermos, as duas forças (a de compressão e a tração) ficarão em equilíbrio.
Mas a gota de Rupert tem um ponto fraco — sua cauda. Como ela é muito fininha, facilita a formação de trincas ao menor impacto. Esse choque vai rapidamente se propagar por dentro da gota, liberando a tensão alta que existia em seu interior. Resultado: o vidro vai se desfazer.
Veja, em números, a representação dos “poderes” da gota:
Em 1994, um estudo conduzido por Chandrasekar, em parceria com o físico de Cambridge Munawar Chaudhri, revelou que as rachaduras propagam-se da cauda até a cabeça a mais de 6.400 km/h – por isso, a explosão do vidro é tão intensa quando a parte mais fina é rompida.
Mais de 20 anos depois, novas pesquisas passaram a investigar a parte mais resistente da gota. Os cientistas constataram que, nessa região, a tensão de compressão chega a cerca de 50 mil libras por polegada quadrada (equivalente a dezenas de toneladas comprimidas em uma área minúscula). Ou seja: é uma resistência superior à de certos tipos de metal.
Como ‘gota de vidro’ derrota a prensa hidráulica e suporta marteladas, mas pode ‘explodir’ facilmente?
Reprodução/Redes sociais
🔎Qual a utilidade prática da gota do príncipe Rupert?
As gotas do Príncipe Rupert podem parecer apenas uma curiosidade de laboratório, mas levaram a avanços da tecnologia que certamente fazem parte do seu dia a dia.
O princípio de compressão interna é semelhante ao aplicado em vidros temperados – usado em carros, janelas de segurança e telas de celulares. A ideia é criar tensões que deixem o material muito mais resistente a impactos na superfície.

[ad_2]

Source link