Já ouviu falar da gota do Príncipe Rupert?

 Física

 

A gota do Príncipe Rupert é um daqueles fenômenos que chamam a nossa atenção, como acontece também com a superfusão e outros tantos exemplos. Uma peça de vidro, que parece um ser com cauda e que nada, é esmagada com uma prensa hidráulica e resiste. Não é milagre, é Física.

 

Entenda melhor nos parágrafos seguintes.

 

[Gota do Príncipe Rupert na prensa. Imagem: Reddit | Reprodução]

 

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COMO SURGE UMA GOTA DO PRÍNCIPE RUPERT?

 

A partir de um pedacinho de vidro fundido, a alta temperatura, joga-se na água fria. O choque dá origem a uma pequena gota, em que se costuma comparar à forma de girinos, espermatozoides, ou ainda bactérias flageladas.

 

A região da "cabeça" é muito forte – difícil de quebrar – resistindo a marteladas, ou a uma carga alta numa prensa mecânica. Já a região do "rabo" é frágil demais, quebrando apenas com a pressão dos dedos e desfazendo toda a gota rapidamente, virando um pó fino. É muito mais simples gerar fissuras a partir desse rabo.

 

Confira no vídeo a seguir:

 

[Vídeo postado por usuário do Youtube]

 

A DIFERENÇA DE COMPORTAMENTO MECÂNICO

 

A diferença entre cabeça e rabo ocorre porque o resfriamento não é homogêneo. O rabo esfria e se solidifica antes, mas a cabeça tem mais material e demora mais a solidificar. Isso gera tensões internas diferentes ao longo do vidro.

 

Também há diferença de comportamento da superfície, que resfria mais rápido quando o vidro cai na água gelada, em relação à região interna. Na superfície irá surgir tensão de compressão, enquanto que o interior fica submetido a tensões de tração. Num primeiro momento, haverá um equilíbrio instável nas tensões internas, ou se nada for feito com a gota.

 

Caso sejam aplicados esforços no rabo e ele fissure, aí muda o equilíbrio de tensões. A propagação é muito rápida, a 6.400 km/h.

 

A região da cabeça, conforme pesquisas de Srinivasan Chandrasekar, da Universidade de Purdue (Indiana, EUA) e Munawar Chaudhri, da Universidade Cambridge, que estudam esse tema desde os anos 1990, está submetida a tensões elevadas, e eles chegaram a definir qual seria essa medida. A tensão de compressão é de 700 MPa, muito maior que a pressão atmosférica, numa profundidade de 10 % do diâmetro da cabeça.

 

POR QUE DO PRÍNCIPE RUPERT?

 

A curiosidade sobre as propriedades dessas gotas existe desde o século XVI. O Príncipe Rupert, da Alemanha, levou cinco dessas gotas ao Rei Carlos I, da Inglaterra. Com isso, Carlos I ficou tão interessado que buscou respostas junto aos cientistas da época sobre as propriedades daquele objeto de vidro.

 

Existem mais nomes além de gotas do príncipe Rupert. Costuma-se chamá-las também de lágrimas holandesas.

 

USOS NO COTIDIANO MODERNO

 

Mais tarde, esse conhecimento seria útil para vários objetos do dia-a-dia. Telas de celulares, vidros de segurança temperados em casas e carros são baseados em vidros com tensões internas em equilíbrio e zonas em tração e compressão.

 

E JÁ QUE FALAMOS DE SUPERFUSÃO

 

Entenda melhor esse outro fenômeno curioso, não em vidros, mas na água 👇🏻:

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