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A explosão da Gota do Príncipe Rupert

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Vídeo mostra o interessante fenômeno da explosão da Gota do Príncipe Rupert.

Vídeo mostra o interessante fenômeno da explosão da Gota do Príncipe Rupert.


Ao escorrer vidro derretido em água para resfriá-lo de modo que ele fique no formato semelhante ao de um girino você obtém a tal Gota do Príncipe Rupert. Ela possui a propriedade de armazenar energia mecânica que é liberada explosivamente ao ser golpeada ou quando lascada.



A interessante experiência divulgada pela primeira vez na internet pelo “Smarter Every Day” mostra o fantástico efeito da sua explosão em super câmara lenta. Além de dar uma aula sobre como essa verdadeira bomba vítrea é armada.

Isso me lembra um caso que aconteceu com um parente meu que foi comer comida quente em um prato do tipo Duralex e esse explodiu assim que ele deu a primeira garfada na comida. Acho que ele só não se feriu porque, além da comida ter ficado toda sobra a parte central do prato (o que pode ter ajudado a direcionar as partículas), a explosão aconteceu radialmente e não o feriu.

Vendo o cuidado que o apresentador está tomando com os olhos (usando óculos de proteção) percebo o quanto aquele incidente poderia ter tido consequências bem mais sérias.

Para aqueles que por um motivo ou outro não conseguirem ver as legendas, segue a transcrição abaixo.

-Ei, sou eu, Destin. Bem-vindo de volta ao Smarter Every Day. Hoje nós vamos fazer ciência incrível com
-o pessoal da Orbix Hot Glass aqui em Lookout Mountain, no Alabama. Proteja os olhos!
-A ciência está para acontecer. Nós vamos usar uma câmera de alta velocidade para aprender sobre a "Gota do Príncipe Rupert".
[sussurro] Nunca foi feita na Internet. Você vai aprender alguma coisa.
-Vamos lá.
-OK, estamos aqui dentro do atelier com o Cal.
-Cal é o dono daqui. Você pode me mostrar como fazer uma Gota do Príncipe Rupert?
-(Cal) Claro! Eu vou pegar um pouco de vidro, e deixar cair num balde de
-água gelada.
[som de fervura]
-(Destin) Então, depois que esfria, é isso que você obtém.
-Meio que parece um girino, mas tem algumas propriedades mecânicas bem interessantes.
-Nós podemos até bater nessa coisa com um martelo e ela não vai quebrar.
-OK, estou pronto. [bam!] Não deu.
-OK, eu acho que o Cal está sendo meio delicado demais, então eu... Você acha que pode quebrar isso? [riso]
-Nós vamos tentar novamente, só que desta vez eu vou bater bem forte
-e vou gravar em alta velocidade. Tudo certo assim? Você acha que pode quebar? Tudo bem. Vamos fazer.
-O desafio começou. (Cal) É só bater nisso? - É.
[bam] [estilhaçamento] [risos] Você acha que você quebrou mesmo? Eu acho que não.
-Você acha que quebrou? - Eu sei que quebrei. [riso]
- Vamos ver em alta velocidade.
[música]
-OK, a gota quebrou, mas tecnicamente não foi o martelo
-que quebrou ela. Se você olhar com cuidado o video em alta velocidade vai ver que foi o chacoalhar
-da extremidade mais fina que realmente fez ela quebrar. Este é o mistério da
-Gota do Príncipe Rupert. Você pode tentar
-quebrar a bola o mais forte que puder, mas não consegue.
-Mas, se você apenas lascar a parte fina, a coisa toda explode. Não é estilhaçar,
-e sim explodir. Vamos lá fora e eu te mostro mais.
-OK, nós vamos filmar com uma taxa obscena agora. Nós temos aqui uma
-Phantom V1610. A quebra do vidro ocorre tão rápido
-que para filmar isso é preciso ter centenas de milhares de quadros por segundo, por isso
-vamos ter uma resolução menor e vamos precisar ter muita luz também. Nos também vamos usar esta Miro aqui
-pra filmar a aproximadamente 3000 quadros por segundo, para termos uma cena com largura
-suficiente pra caber todo o evento. 3...2...1... vai.
[estilhaçamento]
[música]
-OK, agora nós entendemos o que faz uma Gota do Príncipe Rupert, mas ainda não
-entendemos muito bem por que ela faz isso. Vamos olhar mais de perto.
-OK, isto é chamado um polariscópio, o que basicamente é um pedaço de vidro
-filtrado que é polarizado. Eu tenho outro filtro aqui. Você pode ver que se eu girá-lo
-eu posso bloquear a luz. Agora, se eu colocar isto na câmera
-que você está olhando através, e então eu coloco a Gota do Príncipe Rupert entre
-as duas peças de vidro, você conseguirá ver a tensão interna que se formou dentro
-da Gota do Príncipe Rupert. Para entender como essa tensão se formou aqui, vamos
-usar a cor cinza para representar vidro sólido. Vamos usar vermelho para representar
-vidro derretido e por causa do coeficiente de expansão termal é seguro assumir que,
-quanto mais altas a temperatura, maior o vidro quer ser. Azul representa o vidro que está
-resfriando ou transicionando entre os dois estados. Por causa daquele mesmo coeficiente
-de expansão termal este vidro está encolhendo e basicamente se espremendo. Imagine a Gota
-do Príncipe Rupert como um monte de pedaços infinitesimais de vidro, sendo que cada pedacinho
-está tentando interagir com os outros pedacinhos ao seu redor. Quando o vidro derretido atinge a água,
-a camada externa toca a água e solifica imediatamente. Isto mantém fixa a forma
-externa da gota. Mas a parte interna ainda é um líquido quente e expandido.
-Conforme o calor é transferido para a água, aquele vidro interno começa a resfriar mais lentamente,
-e literalmente puxa para dentro a camada mais externa. O problema é que
-como a forma já está fixa como um sólido arredondado, o vidro apenas se comprime mais ainda sobre
-si mesmo. O que no final o torna mais forte. Mais ou menos como um arco se comprime e fica mais forte
-quando você coloca peso nele, só que nesse caso é para todas as direções. E porque o vidro resfriando
-não consegue se mover além da camada mais externa ele começa a puxar a si mesmo, causando assim
-uma tensão extremamente alta. Ele se solidifica neste estado de tensão e então você tem uma
-Gota do Príncipe Rupert. O exterior está em um estado de compressão extremamente alto e o interior em
-um estado extremamente alto de estresse tensional. Se um anel desta cadeia for quebrado, causa a quebra
-da cadeia toda, alimentando-se de sua própria energia armazenada, como acontece com um explosivo
-químico. A diferença aqui é que em lugar de liberar energia potencial química, é liberada
-a energia armazenada da tensão mecânica. Esta onda de energia é chamada de
-limite de ruptura. Você pode medir diretamente a velocidade do limite de ruptura desde que tenha
-uma câmera rápida o suficiente. Vamos tentar a 130.000 quadros
-por segundo. 3..2..1... vai.
-Pegou?
[música]
-Muito obrigado ao Cal da Orbix Hot Glass. Se você achou isso
-interessante e quer ajudá-lo comprando alguma coisa, clique no link, seja lá onde eu o tenha
-colocado, e dê uma olhada em seu site. Clique no gato para assinar o canal.
-Com o capacete. [riso] É um gato com cara de triste.
-Você nunca pôs fogo no gato? - Nunca. - Nem mesmo uma vêz?
- Nunca. - Estas coisas recebem o nome de um cara chamado Príncipe Rupert, que imagine só,
-vivia na Bavária nos anos de 1600. Aqui, aqui.
[risos]
-Ele trouxe isso como um presente ao Rei Charles II da Inglaterra, que os deu a sua
-Royal Society para tentarem entender. Sim, pronto. [bam]
-Caramba!
- Ah! Essa tensão está me matando. [estilhaçamento]
- Você sabe que isso detona... detonou? - É, isso detonou.
- ISSO DETONOU GERAL! [riso]

[Via BBA]

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