【玻璃服從開裂好的法律】

明道 · 發表於 2014-7-20 03:27:42

【玻璃服從開裂好的法律】

裂紋生長在一張紙的聚甲基丙烯酸甲酯

他們是世界範圍內有車一族的禍根：從一個小小的晶片擴散直到它們涵蓋整個擋風玻璃的星狀裂紋。

所以，要找出更多關於這些常見，但甚少的裂縫如何成長，一群在法國物理學家已進行了一系列的簡單的實驗使用的塑膠和玻璃的脆性板。

研究人員發現描述開裂過程中幾個基本參數 — — 可能有廣泛的應用程式從取證到行星科學發現的標度律。

從艾克斯-馬賽大學，用氣槍來火，不超過 3 毫米厚的玻璃或者 poly(methyl methacrylate) — — 更好地稱為聚甲基丙烯酸甲酯、有機玻璃或有機玻璃 — — 板鋼和陶瓷射彈，由 Nicolas Vandenberghe、羅曼莫雷 Emmanuel 維萊莫進行了衝擊試驗。

用高速攝影為大約半秒鐘，這是最初的激波，達到板塊的邊緣所花費的時間產生的開裂過程進行了監測。

波到達板邊緣後回中心反映，使裂解過程變得複雜。

計數裂縫

每個個體的實驗涉及炮彈射出速度為 5 m s– 1和 100 m s– 1在板之間和在數的裂縫產生的撞擊點。

Vandenberghe 和他的同事發現，對於這兩種材料，裂縫數目增加比例基於玻璃或 PMMA 的材料屬性的無量綱化影響速度的平方根。

這種關係是真正的玻璃，只是 0.15 毫米厚和 PMMA 板，厚度從 0.5 — — 3.0 m m。

存在的一個普遍的規律，這是能夠成功地描述研究中收集到的所有資料，基於表達的徑向裂紋的彈丸的速度和厚度的板數的計算。

此外考慮了材料的速度的聲音，它的楊氏模量（剛度）和骨折能源 — — 後者是對一種材料中的表單裂紋所需的最低能量。

該小組還審查了子彈頭如此之快他們旅行之外的點在哪裡可以見到只是簡單的星狀裂縫的速度發射時，會發生什麼。

研究人員發現，隨著速度的增加，圓形裂紋周圍點的影響也會出現。

對於給定的 PMMA 板材厚度、半徑的第一個圓形裂紋被發現不隨彈丸的速度，但速度在其中第一次出現這種裂紋服從涉及的鋼板厚度的標度律。

團隊也是能夠計算出這種關係從板的材料性質的。

考古學和隕石

Vandenberghe 告訴非議，這項研究的主要目標是為了更好的瞭解發生當一個物件來襲薄薄的材料，各自為政。

這是關鍵在取證和考古學，在那裡被打碎的玻璃和其他材料可以提供關於過去發生的事件的重要線索。

更遠的地方，它還可以説明行星科學家們通過研究這些材料如何破解被隕石擊中的時候獲得更好的洞察組成的行星和月球的表面。

尤其是，木星的衛星木衛二被覆蓋裂縫 — — 領先的科學家們相信它的表面是一層薄薄的冰漂浮在液體的海面上。

到目前為止，Vandenberghe 和他的同事，並沒有多少成功與它的表面的材料屬性有關木衛二的裂縫。

不過，研究人員現在正計畫去做實驗對開裂的板塊漂浮在液體裡看看是否他們可以獲得更好的瞭解。

這項研究被描述在物理評論快報.

關於作者

麥高樂莊士敦是非議的編輯器

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