Что происходит с воздушным шаром, когда он лопается?
После вечеринки по случаю дня рождения есть все подсказки, которые вам нужны, чтобы разгадать эту научную загадку.
Если вы соберете резиновые остатки из нескольких воздушных шариков, то заметите, что некоторые из них разорвались на множество крошечных кусочков, в то время как другие - на две или три части.
История резинового воздушного шара восходит к 1824 году, когда он был изобретен Майклом Фарадеем. Ученый проводил эксперименты с различными газами, хранилищами для которых были воздушные шары.
До этого воздушные шары также изготавливали из других природных материалов, таких как высушенный мочевой пузырь свиньи или коровы, или из ткани: такими были первые воздушные шары Франции в конце 1700-х годов.
Полезные свойства воздушных шаров - их низкая стоимость и низкая плотность.
Поэтому, помимо вечеринок, воздушные шары используются в метеорологии (для измерений на разных высотах) и в медицине (где они могут остановить кровотечение или заставить открытые блокированные кровеносные сосуды). Они также используются в военных целях и на транспорте.
Они могут использоваться даже в астрономии, подняв телескоп над большей частью атмосферы, примерно 30 километров. Это более дешевый и быстрый способ поднять новейшие технологии в небо, по сравнению с запусками ракет, но недостатком является то, что эти телескопы могут оставаться там только один день или около того.
Такие шары для телескопов заполняют гелием грузовые автомобили, и, попав в атмосферу, он расширяется до размеров футбольного поля. Эти воздушные шары тоньше, чем липкая пленка - поэтому перед взлетом команда должна быть очень осторожной, чтобы шар не коснулся травы и не был поврежден!
Хорошо, это была история, а теперь немного теории , чтобы объяснить, почему воздушные шары при взрыве разлетаются на разное количество частей.
Мы все видели, что произойдет, если вы проделаете дыру в надутом воздушном шаре: вылетает воздух, а растянутая резина высыхает и иногда лопается. Это потому, что напряжение в резине резко изменилось с высокого на низкое. А количество кусков шарика, которое вы получите в итоге, зависит от того, какое напряжение было внутри резиновой стенки. Это напряжение возникает от давления воздуха внутри воздушного шара. Чем выше давление воздуха, тем выше напряжение в резине.
Итак, давайте посмотрим на пару примеров.
Предположим, что воздушный шар умеренно надут, а затем его прокалывают. Напряжение в резине низкое, потому что он был только частично надут. В этой ситуации одиночная трещина появится в отверстии, а затем облетит воздушный шар. Этой единственной трещины достаточно, чтобы снять напряжение. А воздушный шарик в такой ситуации обычно распадается на два фрагмента!
Но если шар надут по максимуму, его стенки становятся тоньше, а количество газа в нем больше. Если проткнуть такой шар, то начиная с точки прокола, трещины расширяются во все стороны, как спицы на велосипедном колесе. Эти трещины распадаются на большее количество трещин по мере их распространения . Используя высокоскоростную фотографию, французские ученые, которые провели это исследование, увидели, что трещины в конечном итоге выглядят как пучок ветвей. Трещины, были разделены примерно на одинаковом расстоянии, поэтому в итоге они выглядели как человеческая грудная клетка. Результатом большего количества трещин во время взрыва воздушного шара было большое фрагментов!
Так почему появляются дополнительные трещины в более сильно надутом воздушном шаре?
Чем выше напряжение в резине, тем от большего напряжения резина будет избавляться в случае прокола. Но резина не может быстро разрываться по первой оригинальной линии разрыва. Решение состоит в том, что напряжение снимается значительно быстрее при увеличении количества трещин, через которые воздух быстрее выбрасывается наружу.
Итак, в следующий раз, когда вы попытаетесь произвести впечатление на кого-то при уборке воздушных шаров после праздника или вечеринки, не стесняйтесь рассказать им эту историю.