급격하게 식는 과정에서 루퍼트 왕자의 눈물의 구조는 빠르게 식은 겉면과 천천히 식은 내면으로 나뉘는데요. 부피가 클 때 겉면이 형성되고 내부는 식으면서 고체화되기 때문에 일반적인 물질이면 밀도가 커지고 빈공간이 생겨야 합니다.하지만 여기서 유리는 비정질 물질이고 점성이 매우 큰 유체로 볼 수 있는데, 따라서 속을 꽉 채우고 있지만 내압이 외압보다 낮아 항상 외부로부터 힘을 받고 있는 상태가 만들어집니다. 여기서 머리부분은 두껍고 아치형이라 힘을 잘 견딥니다. 하지만 꼬리부분은 얇기 때문에 쉽게 꺾이고 꺾이고나면 압력이 낮은 내부가 열려 외부와 연결되게 되고 이 내부는 유리 구조물 전체와 연결되어 있기 때문에 순식간에 전체 내부의 압력이 증가하면서 터지는 현상이 일어나는 것입니다. 이 구조물과 똑같이 생긴 튼튼한 껍질에 내부가 진공이라고 생각해보시면 이해가 쉬울 것입니다. 둥글고 두꺼운 부분은 부수기 힘들지만 꼬리부분은 부수기 쉬우면서 머리부분까지 연결되어 있는 구멍을 낼 수 있기 때문에 전체에 압력을 가해서 폭발시킬 수 있는거죠.
주저리 주저리 씁니다. 댓이 너무 길어졌어요;; 외곽부분에 있는 유리가 먼저 굳고 내부가 나중에 굳어 프리텐션 상태로 유리가 생성되어서 불안정해 있는거죠(=내부로 힘이 작용중) 그럼 물방울 머리 부분의 유리의 응력(텐션)은 안에서 밖으로 나가는 힘이 이미 작용되어 있습니다. 이 만큼의 응력은, 외력/면적으로 계산이 가능합니다. (P/A) 물방울 머리 부분은 면적이 큽니다. 원의 형태로 단순화해서 생각한다면, 원형 평면의 단면 2차 모멘트는 pi*d^4/64 만큼 작용합니다. 즉 반지름이 2에서 3만큼 늘어나기만 하더라도 2^4(16)에서 3^4(81)만큼 엄청나게 증가할 수 있게 되는거죠. 반지름이 늘어날 수록 힘에선 이득입니다. 반면 꼬리부분은 이 반지름이 너무 작습니다. 너무 작아서 그만큼 외력을 버티기 어렵고, 그래서 쉽게 깨지는거죠 이 꼬리 부분이 깨지면 내부 응력의 평형상태가 깨져버립니다. 안에서 밖으로 나가려고 하는 내부응력은 잘려진 꼬리 부분부터 평형이 깨지고 다른 꼬리, 머리부분에 있던 모든 부분에서 평형상태가 깨지게 됩니다. (평형상태는 내외부의 힘의 합이 0인 상태입니다) 잘린 꼬리 부분에서 내부는 밖으로, 외부는 안으로 들어가려고 하는 힘이 작용하게 되죠. 결론적으로 내외부가 서로를 밀게 되면서 깨지는게 아니라 터져버리는 현상이 나타날 수 있게 됩니다. (수정) 13추천 감사해요! :) (수정2) 79추천 감사해요! :) :)
폭발하는원인을 제대로 쓰신분이 없네요. 처음부터 설명드리겠습니다. 밀도가 높은 물질이 팽창한 유체 상태에서 급속냉각시키면? 급속도로 고체화 되어가는 도중에 를 구성하려고 분자들이 용을써가며 발악하다가 얼어버립니다.(데몰리션맨?) 분자단위로 서로 방향성을 갖고 땡기고 있는거죠. 수축을 위해 고체 중심부로 당기는 방향성은 동일합니다만, 결정화도 진행중이었기에 분자마다 서로 비틀린 방향+중심방향으로 당기고 있는거죠. 벡터를 그리면... 정돈안된 고슴도치 털처럼요.. 물방울 모양 부분에서는 외부보다 중심쪽의 분자들은 더 강한힘으로 당기는 상태입니다. 제일늦게 응결하는 가장 중심부쪽 분자는, 짝짓기게임하다가 다 머릿수맞췄는데 마지막까지 다 거절당하고 혼자 남은 탈락자처럼 제일 크게 발악 한다는거죠. 이상태는 바닷속 2000m 심해에 빠트린 달걀처럼, 아치형 돌다리위에 탱크를 얹으면 돌다리 구조 하나하나의 강도가 더욱 강화되는 상태와 같은겁니다. 엄청나게 강화버프 먹은 상태라는거죠. 철 담금질도 비슷한 이야기가됩니다. 물방울 표면을 찍으면 왜 안터지느냐? 가장처음 결정화도 다했고(할일다했음) 당기는 힘도가장 적게받으니 대충 떨어져나가고 중심부 방향으로 금이 나아가질 않습니다. 이게 왜 전체가 터지냐? 원인은 결정구조로 모든 분자들이 용쓰던 상태에서 유리의 어디한쪽에 흠집이 나면, 이미 아시다시피 아~~~주 미세한 금이 일단 하나 쭉 생긴다고 상상하시면 됩니다. 이 금이 일자로 쭉 가는게 아니라 뿌리퍼지듯이 표면과 내부로 갈라지면서 정말 수천,수만개로 뿌리모양으로 금이갑니다. 뿌리형태로 금가기시작하는 가장 좋은 조건은 결정이 원통형으로 결정되었을때 결정체의 최심부가 공격을 받게 되었을때입니다. (아무리 얇은원통이더라도요) 그런데? 내부쪽이 힘이 더 쎄다고 했죠? 금이 가는 속도가 외부보다 내부로 더 빠르게 발생해서 외부표면에 금이 퍼질 타이밍엔... 이미 유리의 내부쪽에 해당하는 부분은 빠짐없이 금이 엄청나게 발생한 상태입니다. 금 사이에는 당연히 공간이 생겨야 하니... 매~우 좁은공간에 금이 수천개가 가면, 벌어지는 공간만큼 부피가 늘어난다는 이야기겠죠? 그 부피증가가 내부에서도 엄청난 속도로 분자단위의 금이 가고있기때문에 외부표면 금갈때 쯤엔 잡아주던 힘이 풀리듯이 폭발할수밖에 없습니다. 금가는 속도는 또 얼마나 빠른지... 거의 음속이죠. 실제로 고속카메라로 찍으면 깨트린부분부터 금이 퍼지면서 터져나가기 시작하면서 순식간에 양끝단까지 순차적으로 터집니다. 오? 영상본문 링크에 다 설명한 영상이 있네요. 1500m/s라니 마하1~2군요
쉽게 풀어보도록 하겠습니다 1. 유리의 표면과 내부의 식는 속도가 다르기 때문에 내부가 외부를 당기고 있는 상태(영상의 표현은 응집상태) -> 사람의 근육으로 비유하자면 수축한 상태 2. 두꺼운 부분의 충격은 외부에서 안으로 전달되므로 충격이 전달되지 않음 -> 수축된 상태는 결합도가 높아진 상태이므로 망치의 충격을 전체적으로 버티게됨 -> 헬스장에서 근육을 수축시키고 무거운 물건이 떨어지는걸 버틴다고 생각하면 편함 3. 꼬리의 충격은 내부의 밸런스를 무너트리게되며 외부의 충격을 보호하던 응력이 오히려 유리를 터트림 -> 꼬리의 충격은 내부의 틈을 만드는 개념이라고 보면 편함 -> 풍선을 바늘로 찌르면 공기의 팽창이 구멍으로 급격히 몰리면서 압력이 커져 풍선이 터지는 원리와 동일함 -> 꼬리의 충격으로 유리 내부의 미세한 틈을 만들고 이로인해 유리를 잡아당기던 응력이 비교적 약해진 틈으로 모이게됨, 이때 결합도가 높아 외부의 충격을 막던 장점이 전체적으로 부숴지게됨 -> 사람이 미는 힘을 버티려할때 당기는 힘에 강하게 대응하지만 살짝 밀면 자신의 힘으로 인하여 밸런스가 무너지는 경우를 비유할 수 있음
머리부분에 고밀도로 응축된 응력은 겉면의 강도를 높여주었지만, 작은 균열만으로도 터져버릴 수 있는 불안정한 상태를 이루고 있는 거죠. 그래서 상대적으로 작은 힘으로 변화를 줄 수 있는 꼬리 부분에 힘을 가하면 불안정한 내부응력의 균형이 무너지면서 와장창~~ 펑~ 영상을 보고 저는 이렇게 이해했음ㅎ
유리의 머리부분을 쳤을 때는 진동이 머리에서 표면적이 적은 꼬리를 통해 빠져나가지만 꼬리를 조금만 꺽게되면 꼬리보다 비교적 동그란 머리부분 안에 진동이 갖혀 진동의 보강간섭을 일으켜 공명주파수를 생성하므로 머리부분의 응력과 힘의 융합으로 강한 공명진동을 함으로 유리가 터지는 것 같습니다. 비슷한 현상으로는 성악으로 높은 옥타브의 소리에 와인잔이 깨지는 것처럼 말이죠..ㅎ
두꺼운 부분은 겉부분이 물에 가장 빨리 닿고 물이 비교적 차가운 상태이므로 빨리 식어서 응력이 작용하는 부분이 비교적 안쪽에 있지만 얇은 부분은 두꺼운 부분으로 인해 물이 비교적 뜨거운 상태라 유리가 늦게 식어 응력이 작용하는 부분이 비교적 바깥쪽에 있고,그응력은 유리전체의 응력을 잡아주므로 응력이 작용하는곳이 조금이라도 부서지면 유리 전체의 균형이 무너지며 산산조각이 나는거 같아요
기본적으로 눈물모양중 제일 두꺼운부분이 아치형타로 힘을 잘 견디게 만들어지게됩니다 산에 구멍을 뚫어 터널을 만들어도 터널이 무너지지않는것처럼 아치형태는 힘을 분산시키기때문에 힘을 잘 견디게되는데요 꼬리부분은 얇기때문에 손으로 부러뜨리기 쉽고 그부분을 부러뜨리면 영상의 설명처럼 꼬리부분의 _절단면_ 에서 내부가 드러나 압력차이가 발생하고 응력때문에 폭발하게되는 원리 라고 생각합니다
가열한 유리를 재빨리 식히면 외부의 유리가 내부의 유리보다 더 빨리 수축하고 굳게 돼어 내부 유리에 에너지가 쌓이고 응력상태가 됩니다. 그래서 충격에 강한 머리부분과 달리 얇고 약한 꼬리부분을 깨버리면 한번에 쌓여있던 내부의 에너지가 나오게 돼고, 폭발한것 처럼 보이게 되는 겁니다
불안정한상태여도 두꺼운부분의 겉은 단단한상태 + 안에서 당기고 있는 힘에 의해 원래 유리보다 단단하지만 얇은부분은 원래 유리처럼 작은 힘에도 깨질 수 있습니다. 얇은부분과 두꺼운부분은 연결되어 있기 때문에 얇은 부분이 깨지면서 두꺼운부분의 겉과 속을 유지하던 힘에 균열을 주게되서 유리가 견디지 못하고 깨져버린것이 아닐까요?
오늘 흥해중학교 1학년 1반 신효정 학생인데요!!차누님이랑 소통나눠서 정말 좋았고 다음에도 이런 프로그램 있으면 꼭 참여할께용!!전에부터 긱블영상 꾸준히 봤는데 실시간으로 소통하니 믿기지 않았고 오늘 정말정말 최고였습니당!!나중에 흥해중학교 오시면 좋겠습니당 ㅎㅎ 행복하세용
안녕하세요 부산의 한 중학교에 재학중인 학생입니다😄 오늘 과학시간에 과학 관련 영상을 보고 댓글 달기가 숙제라서 댓글 달아요 저번에 알고리즘에 루퍼트에 눈물이 떠 궁금했었는데 이 기회에 다시 찾아봤어요 '처음에는 어떻게 이게 가능할까🤔' 라고 생각핬지만 원리를 알고나니 이해가 되네요 앞으로도 좋은 영상 많이 올려주세요!!😁
루퍼트의 눈물은 결국 연결된 한 구조물인데 꼬리부분이건 정자(?)부분이건 사실 대기중에서 해당 구조물에 가하는 압력은 동일합니다. 이때 차누님이 말씀해주신 것처럼 해당 구조물은 급격하게 식으면서 발생된 응력, 그러니까 안에서 밖으로 튀어나가려는 힘이 발생된 채로 굳어지게 됐는데 이때 꼬리 부분을 잘라서 생긴 틈을 통해 공기가 유입되어 안에서 본래 안에서 밖으로 나가려는 응력이 그대로 발생되어 폭발하는 걸로 보이네요. 실제로 꼬리부분이건 힘을 세게 가했을 때도 정자(?)부분이 터져버렸으니까요.
쉽게 설명하면 백화점 세일 때, 여러명의 아줌마들끼리 서로 같은 가방 갖겠다고 가방을 중앙에두고 서로 자기 방향으로 가방을 잡아당기고 있는데 이 상황에서 아줌마 한명이 더러워서 안살란다 하면서 손 놔버리면 나머지 아줌마들이 우르르 무너지며 넘어지는 상황으로 보면 됨. 가방만 놓고 보면 중앙에 그냥 가만히 있는 것처럼 보이지만 사실 사방에서 잡아당기는 힘이 평형을 이루고 있기 때문에 가만히 있는 것이지 힘이 작용하지 않는 상태는 아님. 이걸 좀 더 있어보이게 설명해보자면 겉으로 볼 땐 정적인 상황이라 힘이 작용하지 않는 것 처럼 보이지만 안에서는 서로 각기 다른 백터방향으로 응력이 작용하면서 서로 구조적인 평형상태에 있는 상황으로 사료됨. 그 안정된 구조에서 외력이 작용하면서 평형이 깨지고 반대 벡터로 작용하던 힘들이 한쪽으로 치우치면서 폭발하듯이 그 구조가 연쇄적으로 전부 무너지는 것으로 사료됨. 따라서 정적인 상황이 아니라 모두 힘이 연계되어 그 끝을 자른다해도 각각의 응력이이 서로 연결, 연결 되어 있는 상황이기에 전체구조가 무너진다고 사료됨. 추가적으로 3:45의 경우, 모서리로 떨었뜨렸을 때의 경우는 충격을 받는 단면적이 작기 때문에 단위면적당 힘이 더 크게 작용해서 전체 충격량은 동일하나 충격력이 커져서 깨지는 것이므로 위의 상황을 설명하는 내용은 아닐 것으로 사료.
수고 많으십니다.이곳의 동영상을 늘 흥미롭게 보고 있는 구독자입니다. 여러 영상을 보다가 옛날에 궁금한 일이 있었는데 지금까지도 궁금증이 안풀려 문의를 하려 합니다. 의뢰할 실험은 의외로 간단합니다.주변에서 흔히 볼수 있는 길다란 40w 형광등에 포함된 스타터 전구 아시죠.가운데 구멍이 뚫려있는 밤알크기보다 약간작은 플라스틱 재질의 전구 말입니다. 이 전구를 손에 잡은채 니퍼로 중간을 절단하는 순간 불꽃이 팍하고 튄후 바로 사라지는 것을 볼 수 있읍니다. 이런 현상도 신기하기도 하지만 원리가 무엇 때문인지 알고 싶습니다.기회가 된다면 실험도 해주시고 원리도 여러분께 알려 주시면 감사하겠읍니다. 황 계하 드림
1) 유리의 성질 : 탄성, 연성이 없어서 늘거나 줄지 않고, 휘어지지도 않음. 힘을 받으면 깨짐. 2) 물체가 가루가 된다 : 종이(면)나 실(선)의 형태로 깨지지 않고 가루(점)으로 깨어진다는것은 가해지는 힘(응력)이 X, y, z 축 방향으로 모두 골고루 받았다는 의미.(무->쌈무->김밥용 단무지->깍두기) 3) 유리 전체가 가루가 된다 : 유리를 구성하는 입자가 모두 연결되어 있고, 그 입자 모두에게 힘(응력)이 가해지고 있는 상태로 균형을 이루고 있었지만, 힘의 균형이 깨어진 부분을 기점으로 연결된 입자 하나하나 연쇄반응을 일으켜 X, y, z 축 방향으로 깨어진 현상. 4)꼬리처럼 길게 빠져 얇게 구성된 부분에 응력이 도화선처럼 남아있어서 그곳을 부러트림으로 응력의 균형을 깨게함. 굵은 부분도 얇은부분처럼 부러트릴 수 있다면 같은 현상이 일어 날 것임. 5) 3)의 현상이 모든 입자에 순간적으로 일어나 터지는것처럼 보임.
제가 원리를 잘은 모르겠는데 그냥 생각해본 가설을 말씀드려봅니다... 얇은 쪽과 두꺼운 쪽 유리의 둘레가 다르니 그만큼 작용하는 응력의 세기 또한 두꺼운 부분에는 강한 응력이 발생하고 얇은 부분에는 약한 응력이 발생할 것입니다 즉 응력이 약한부분인 얇은 부분은 응력이 강한 두꺼운부분보다는 깨지기 쉽다는 것이겠죠 그런데 이 유리의 형태가 위에서 뚜우우욱 길~~~게 떨어뜨린거라 두꺼운 부분과 얇은 부분도 연결되어있으니 그 두 부분 사이에도 응력이 작용하겠죠? 그러면 얇은 부분이 깨지면서 그 부분의 응력이 사라지고 연결되어있던 부분의 응력도 함께 사라지고 그 옆도... 그옆도...... 이렇게 순차적으로 도미노처럼 응력이 사라져 결과적으로 전부 다 깨지는 것같습니다... 그저 제 생각일 뿐이니 재미삼아 읽어주시고 비난은 하지 말아주세요... 혹시 아시는 분은 맞다면 댓글좀 부탁드립니다 ㅎㅎ
응력 때문에 내부가 불안정해지는데 그 덕분에 눈물부분은 상대적으로 강력해집니다 하지만 꼬리부분은 취약하기 때문에 꼬리를 건드리면 내부에 쌓여있던 불안전했던 힘이 (응력)이 터져 나오면서 폭발하는 것 입니다 약간 풍선에 바늘로 살짝 구멍을 내면 그 부분으로 내부의 공기가 한번에 빠져나오면서 터지는 것처럼 말이지요 (물론 풍선이랑은 원리는 다르지만요)
저런만든 유리는 내부에 저장된 에너지가 대단함 유리는 열에 약한 전도체라 가열하면 부피가 커짐 가열한 유리를 재빨리 물에 식히면 외부의 유리가 내부의 유리보다 빠르게 수축하고 굳음 이때 머리부분의 눈물 모양 부분에 에너지가 쌓여 응력 상태가 되어 머리부분은 충격에 강하지만 꼬리부분은 살짝만 충격을 가해도 내부에 쌓인 에너지가 한번에 터져나와 산산조각남
저거 유리의 머리의 외부는 무려 400 ~ 700 MPa의 압축력이 작용했고, 반대로 내부는 225 ~ 400 MPa의 장력이 작용했다고 연구결과가 있네요. 일단 제 생각을 적어보자면 외부는 찬물과 닿아서 상대적으로 빨리 식고, 내부는 서서히 식어갑니다. 그래서 외부가 먼저 굳은 유리가 되고, 이때 유리 표면이 압축됩니다. 반면 내부에서는 여전히 유리가 굳지 않은 액체 상태로 남아있게 되고, 굳으면서 수축하려는 성질과 외부의 굳어버린 표면에 붙어있으려는 유리의 성질로 인해서 외부에 붙은 상태로 수축해 높은 장력을 가지게 됩니다. 장력이 높다는건 그만큼 바깥으로 힘을 가하고 있다는거고 그럼 자연스레 안쪽에서 오는 충격에는 취약해지겠죠. 꼬리는 그냥 평범한 유리인데 엄청 얇으니까 건드리면 깨지는게 당연하고 내부에서 오는 충격은 머리가 잘 못견디니까 꼬리가 깨지는 충격에 펑...그리고 한번에 터지는걸로 보이지만 지이이이인짜 느리게 돌려보면 연쇄적으로 일어나는 현상일꺼같네요. 똑똑이들아 이거 맞는지 좀 알려줘
저 유리의 이름은 유리 공예의 기초적인 작품중 하나인 눈물방울 유리입니다 유리는 모래가 주성분이라 열에 약한 전도체입니다. 그래서 가열시 부피가 빠르게팽창하죠 가열한 유리를 식히면 외부의유리가 내부의 유리보다 수축하면서 더빨리 딱딱해지겠죠 그래서 머리부분에 에너지가 쌓입니다 그래서 응력이 작용해 깨트리려는힘을 버틸수있는거죠 반면 꼬리부분은 머리와달리 천천히 단단해져 그만큼 에너지가 응축되어있지못해 꼬리부분을 조금만 힘을 가해도 깨지는것입니다. 🙏🙏제발🙏🙏치킨 먹고 싶어ㅓㅓ
이미 많은 분들이 썼지만 겉 부분은 강한 유리 벽이 되어있지만 안쪽에서는 진공 상태와 유사하게 계속 당기고 있는 상태죠. 두꺼운 유리 부분은 때려도 겉 면이 (두껍다 보니) 안정적인데, 꼬리 부분은 작은 힘으로도 꺾일 만큼 얇고 가운데 심 부분이 화약선과 같이 두꺼운 유리 안쪽까지 이어져 있으므로 당기고 있는 힘의 균형이 쉽게 깨져서 결국 전부 터진다고 생각됩니다. 그림으로 그리면 좀 더 설명이 쉬울 것 같긴 한데...
루퍼트 왕자의 눈물은 상당히 쉬운 과정을 통해서 제조됩니다. 그저 녹인 유리를 물에 떨어뜨리면 유리가 식으면서 올챙이 모양의 유리 조각이 생겨나는 것입니다. 머리 부분은 대략 0.5 ~ 1.5 cm의 크기를 가지고, 꼬리 부분은 대략 0.5 ~ 3.0 mm의 크기를 가집니다. 이렇게 작은 유리 조각일 뿐이지만, 망치로 내려쳐도, 총알로 쏴도 버틸 수 있는 머리를 가지고 있습니다. 이 머리 부분이 버틸 수 있는 최대 압력을 실험해 보았을 때는 약 15,000 N, 거의 차량 한 대가 위에서 버티는 듯한 힘을 견딜 수 있었습니다. 반대로 꼬리 부분을 손가락으로 살짝만 비틀어도 충격이 유리 전체로 퍼지면서 조각이 완전히 작은 조각으로 순식간에 분해되는 것을 볼 수 있습니다 이 현상에 대해서 탐구한 과학자 중에는 대표적으로 로버트 훅과 S. 찬드라세카르, M. M. 초우드리 등 아주 많다. 우선 훅의 법칙으로도 유명한 로버트 훅은 이것을 당시로서는 사람들이 생각하지 못한 탄성, 균열의 전달 등으로 설명했다. 그는 루퍼트 왕자의 눈물이 표면에 장력이 있고, 이것으로 인해서 균열이 쉽게 생기고 이 유리 조각이 쉽게 파편들로 분해된다고 생각했습니다. 그의 이론은 당시로서는 정말 탁월했지만, 일부 틀린 부분이 있었습니다. 이후 S. 찬드라세카르, M. M. 초우드리가 이것을 다시 한번 분석하였습니다. 그들은 초당 50만장을 촬영하는 카메라를 통해서 이 유리 조각이 분해되는 현상을 더 정밀하게 관찰하였고, 겉은 압축되는 상태, 내부는 장력이 작용하는 상태의 불안정 평형으로 인해서 쉽게 깨지는 것이라고 생각했습니다. 그러나 그들도 정확히 내부의 장력과 외부의 압축력이 얼마나 작용하는지는 알지 못했습니다. 에스토니아 탈린 대학의 연구진들은 새로운 방법으로 루퍼트 왕자의 눈물에서 작용하는 장력, 압축력을 알아내는데 성공했습니다. 그들이 이용한 방법은 바로 ‘광탄성(光彈性, photoelasticity)입니다. 광탄성이라는 방법은 물질이 힘을 받아서 광학적 성질이 변화하는 것을 빛을 통해서 알아보는 것입니다. 유전체는 변형을 받으면 유전율이 변형에 따라서 변하게 되고, 유전율의 변화로 인해서 전자기파, 즉 빛이 투과할 때 변화가 나타나는 것입니다. 그래서 아래 사진과 같이 특정 파장의 빛을 쏘아주고 편광 필터를 이용해서 보면 각 부분이 받는 힘에 따라서 다른 색깔로 보이게 됩니다. 이를 통해서 탈린 대학의 연구(Aben et al.)에서는 루퍼트 왕자의 눈물 내부와 외부의 변형력을 구했습니다. 그 결과, 외부는 무려 400 ~ 700 MPa의 압축력이 작용했고, 반대로 내부는 225 ~ 400 MPa의 장력이 작용했다는 것을 알 수 있었습니다. 표면에서 강한 압축력이 작용하기 때문에 외부에서 강한 힘으로 표면을 변형시키려 해도 이 부분의 균열이 늘어나는 것을 압축력이 막아줘서 균열이 퍼지지 않게 됩니다. 그래서 머리 쪽을 아무리 강하게 내리쳐도 웬만해선 이 유리 조각을 파괴할 수 없는 것입니다. 그래도 머리 쪽도 아주 강하게 내리쳐서 균열이 내부로 전달되게 하면, 내부는 장력이 작용하기 때문에 작은 힘에도 쉽게 분리되려 하고, 이때 나오는 에너지로 인해서 유리가 산산조각나게 됩니다. 반면 꼬리 쪽은 약하게만 힘을 줘도 균열이 내부로 쉽게 전달되고, 내부에 균열이 전달되면 마찬가지로 수많은 파편들로 분해되는 것입니다. 루퍼트 왕자의 눈물이 내부는 장력, 외부는 압축력이 작용해서 이런 현상이 나타난다고 했는데, 내부와 외부에 각각 이런 힘들이 작용하는 이유는 이것이 만들어지는 과정에서 찾아볼 수 있습니다. 이 유리 조각은 녹인 유리를 물에 떨어뜨려서 만든다고 했는데, 외부는 찬물과 닿아서 상대적으로 빨리 식고, 내부는 서서히 식어갑니다. 그래서 외부가 먼저 굳은 유리가 되고, 이때 유리 표면이 압축됩니다. 반면 내부에서는 여전히 유리가 굳지 않은 액체 상태로 남아있게 되고, 굳으면서 수축하려는 성질과, 외부의 굳어버린 표면에 붙어있으려는 성질로 인해서 외부에 붙은 상태로 수축해 높은 장력을 가지게 됩니다. 그래서 결론적으로 우리가 처음에 밝혀내고자 했던 머리 부분은 강하고, 꼬리 부분은 약간의 충격에도 부서지는 현상이 나타나는 겁니다. *이 글은 KAIST부설 한국과학영재학교 온라인 과학매거진 코스모스에서 찾았습니다.*
쉽게 말하면 풍선의 반대 형태로 보면 될것 같아요. 풍선은 외부가 안으로 당겨지는 힘을 가지고 내부가 밀어내지만 반대로 먼저식은 유리가 당겨지는 내부의 힘을 버티고 있는거죠 즉 팽창하는 힘이 반작용으로 인해 생기게되고 그로인한 충격에 강하지만 반대로 내부의 당기는 힘이 꺽여나감으로 해소 되고 팽창하는 힘을 가지고 있던 외부의 유리는 터져버리는거죠.
유리는 열에 약한 전도체라 가열하면 부피가 커집니다. 그런 유리를 물에 빠르게 식히면 외부의 유리가 내부의 유리보다 훨씬 빠르게 굳고 수축하죠 내부는 아직 수축이 덜 일어나서 계속 수축하기 때문에 응력이 발생하게 됩니다. 그래서 눈물부분은 굉장한 에너지를 갖고 있고 응력이 너무 커서 내리치는 힘에도 터지지 않죠. 그러나 꼬리부분은 응력이 발생하기엔 너무 얇습니다. 유리 전체에 힘이 가둬진 상태인데 응력이 약한 꼬리부분은 쉽게 부서지죠. 그래서 이런 꼬리부분을 부수면 빵빵하게 부푼 풍선을 터트리는 것처럼 모든 응력이 방출되게 됩니다. 그와 함께 터지게 되는 거죠.
내부압력이 강해지면서 불안정해진 유리의 배열(?)이 꼭 꼬리부분이 아니더라도 어느 한 곳에 상처가 생기면 그 밸런스가 무너지면서 각자 재배치 되는 느낌으로 터지는 걸로 기억하는데 덩어리진 쪽은 워낙 단단해서 깨기가 쉽지 않고 꼬리부분이 상대적으로 얇으니까 꼬리를 공략하는 느낌...
유리가 식을때 결정이 형성되어 식으면서 노출된 꼬리부분이 제일 먼저 식고, 그다음이 몸통부분의 껍데기부분이 식고, 마지막으로 몸통의 안쪽부분이 식으면서 거꾸로 몸통 안쪽부분이 몸통 바깥쪽을 당기는 응력이 존재하는상태와 구조로 연결되어 결정이 생기고 그 부분이 제일처음식은 꼬리부분을 당기는 응력이 존재하는 상태와 구조로 결정화 되어 불안정하게 연결된 상태로 응고됩니다. 이 구조에서 몸통부분에 외부충격이 일정부분 가해지면 응력이 존재하는 구조에 외부충격으로 응력이 일부 상쇄되어 당겨져 있는 결정이 일부 해방이 되면서 꼬리가 튀어 나오게 되는데, 꼬리가 잘리면, 응고될때 꼬리부터 몸통외부와 중심부까지 응력으로 연결된 결정구조가 팽팽하게 당겨진 고무줄이 끊어지는 효과를 불러일으키게 되어 동시에 폭파되는 것입니다. 눈에는 보이지 않지만 유리결정이 시간차를 두고 응고하면서 만들어진 응력이 균형이 무너지면서 발생하는 현상입니다. 사람눈에는 폭파로 보이지만, 사실상 응력균형이 무너지는 도미노현상에 더 가깝다고 생각합니다. 몸통을 쳤을때 버티거나 늘어나지 않고 폭발하는 경우는 응고된 결정에 내제된 응력이상의 힘이 외부에서 가해질경우에 해당한다고 생각합니다.
루퍼트 왕자의 눈물을 계속해서 주변과 상호작용 하려는 아주 조그만한 유리들의 집합체라고 할게요. 융해된 유리가 처음으로 물에 닿았을때 유리의 겉 표면은 물과 접촉하고 즉각적으로 응고됩니다. 따라서 내부를 가두는 형태가 되는데 유리방울의 내부는 여전히 팽창된 액체 상태입니다. 이 때 열에너지가 물로 전달되면서 유리의 내부는 천천히 식습니다. 그리고 바깥 표면을 계속해서 축소시키려고 합니다. 문제는 고체상태가 된 유리로 인해 갇혀있기 때문에 계속해서 스스로 압력을 가하게 됩니다. 이러한 현상이 유리방울을 더 단단하게 합니다. 유리방울은 모든 방향에서 아치형태와 같은 방식으로 압력을 이겨내고 튼튼해집니다. 그리고 유리를 냉각시킴으로써 바깥층을 고정시키기 때문에 유리 방울은 계속해서 스스로 축소하려하고, 결과적으로 극도로 높은 장력이 내부에 형성됩니다. 이러한 장력 덕에 결과적으로 유리는 단단해지고 이렇게 형성된 유리방울을 루퍼트 왕자의 눈물이라 부르는 겁니다. 외부는 고도로 압축된 응력덩어리이고, 내부는 고도로 집적된 장력 덩어리인 것입니다. 이러한 장력의 연결 고리가 끊어지게 되면, 그 이후에 연결된 고리도 연달아 끊어지며 저장된 에너지를 흡수해 나갑니다. 이 때 이 과정이 물리적 폭발이기 때문에 변형 에너지가 방출되고 유리가 터지게 됩니다. 따라서 꼬리부분을 손상시켰을 때 전체적인 폭발이 일어나는 것입니다.
급격한 온도 변화 때문에 유리의 인장응력이 그 안에 갇히게 됩니다. (이걸 편광 렌즈로 보면 유리에 갇힌 응력이 보입니다.) 따라서 외부에서 머리부분에 강한 힘을 가하면 균열이 생기려 하는것을 유리속에 갇힌 응력으로인해 발생한 강한 압축력이 막아줍니다.(물론 아예 안깨지는건 아닙니다. 버틸수 있는 최대 압력이 대충 차 한대 중량정도 라고 알고있습니다.) 아무튼 꼬리부분에 힘을 가하면 산산조각이 나는 이유는 머리부분은 위에서 말한 것처럼 힘을 가해도 내부까지 균열을 전달하기가 매우 쉽지 않습니다.(균열을 압축력이 막아주기때문에) 그러나 꼬리 부분은 순식간에 내부로 균열이 전달 되게 됩니다. 그래서 내부로 균열이 퍼지게 되고 결국 산산 조각이 나는 것 입니다. 요약. 1. 외부는 빠르게 식고 내부는 천천히 식어서 내부에 응력이 갇힘. 2. 머리부분은 외부에서 충격을 가해도 균열이 퍼지는 것을 내부에 갇힌 응력으로 인한 압축력이 그것을 상쇄시킴. 3. 꼬리부분은 약하게 힘을 줘도 쉽게 내부로 균열이 전달됨. 따라서 꼬리에 힘을 가하면 산산조각 나는 것.
고무풍선과 비슷한 느낌이랄까 빈틈이 없고 힘의 균형이 맞을때는 나름 충격을 잘 견뎌내지만 틈이 하나라도 생기는 순간 그 곳으로 응력이 집중되면서 순간적으로 폭발하는 원리인 것으로 보인다. 식는 속도의 차이가 이런 고무풍선같은 상황을 만들었고 이 유리가 폭발하는 건 고무풍선이 터지는 것과 매우 비슷해보인다.
그 이유는 꼬리부분은 안에서 당기는 응력이 둥그란 부분의 응력보다 더 약해서 그 응력이 둥그란부분에 몰려서 그 균형을 이루고 있는 둥그란부분은 때려도 안깨지지만 꼬리부분은 균형이 불안정해 깨지는 순간 유리 전제의 응력이 불안전해지고 힘의 균형이 망가지면서 유리 전체에 영향을 끼쳐 산산조작이 나지 않았을까요?
논문 몇개 찾아보고 있는데 찬우님의 설명 이상으로 밝혀진건 없어보이는데요 ㅋㅋ 응력에 의한 fracture wave인데, 그 전파속도가 처음부터 끝까지 굉장히 안정적이라고.. 이는 전파과정 중에 생기는 부서짐에 영향을 받지 않는단 의미이고, 또 그 속도가 일반적인 이론에서 예측하는 속도보다 매우 느려서 아직 unclear하다고 2009년 논문에선 말하고 있네요 ㅋㅋ 10년 사이에 뭔가 바뀌었으려나..
꼬리부분은 빠르게 식어서 유라 특성인 비정질 중에도 비정질 이죠 그리고 각이 커서 웅역 집중부로 응역이 클것이고요. 대가리 부분은 안과 속 둘다 비정질 이겠지만 속은 천천히 식으면서 다소 결정질일 것이고 밖은 매우 단단 속은 다소 무른 상태에서 응력 집중부 꼬리에 힘이 가해졌을때 국소의 힘으로도 응력 한계치를 넘어서 폭팔하고 균열이 표면을 따라가면서 급속히 진행되서 터진다고 봐야하지 않나요
유리는 비정질, fused silica 열팽창 계수가 매우 작음. 즉 열을 주어도 부피가 잘 변하지 않음. 따라서 급냉 시 내부 응력이 발생, 머리부분은 상대적으로 꼬리부분보다 밀도가 커서 빠르게 고체화되어 잘 안깨지지만, 꼬리부분은 밀도가 작고 열역학적으로 불안정함. 결함, dislocation, defect가 많은 꼬리부분을 끊으면 크랙이 발생하는데 머리 안쪽부분까지 힘이 전달되어서 펑 하고 터지는것같습니다.
머리와 꼬리가 연결되어 있는 하나의 유리 결정으로 볼수있을것 같습니다. 머리부분에서의 급격한 냉각으로인해 생긴 내부 응력이 작용한다는 것은 하나의 유리로서 꼬리에도 마찬가지로 그 응력이 작용하게 되는것 같은데 꼬리부분이 커팅되어 유리결정자체 힘의 균형이 깨져 붕괴되는듯!합니다.
겉은 빠르게 식으니깐 수축하고 속은 느리게 식으니깐 팽창한상태로 식어서 머리부분은 속에서 밀어내는 힘이커서 내려처도 안깨지는 반면에 꼬리부분은 차갑게 식어서 깨지기 쉬운상테인데 꼬리가 깨지면서 미세하게 그 균햘이 머리쪽으로 가고 머리쪽으로 가면 팽창한 유리가 차가운 유리를 밀어내면서 겉이 깨지고 속은 자체적으로 밀어내는 압력을 못이겨내서 깨지는거 아닐까요?
그 두꺼운 머리 부분은 안쪽 중앙 부분이 서서히 식어가면서 응력이 발생하여 안의 결정체와 겉의 결정체의 균형이 맞아서 강한 상태가 되는데 꼬리 부분은 두께가 얇아 급격히 식은 부분만 있어 내부와의 균형이 안맞아 빨리 응집된 겉 결정체 형태만 남는데 그 상태에서 끝 부분에 힘을 가하면 급격히 응집된 겉 결정체의 균형이 깨지면서 전체적으로 겉 결정체에 힘이 전해졌을때 안쪽 결정체에서 응집되어있는 결정과의 균형이 안맞아 깨지는거 같네요. 좀 더 생각하면 밖 결정체(a)라 칭하고 안쪽 결정체 (b)라고 2가지로 나누었을때 머리 부분의 결정체는 급격히 굳은 살얼음 같은 a가 있고 서서히 식으며 분자간의 거리가 벌어져 있던 b 결정체가 식으며 안정적인 상태로 돌아오기 위하여 분자간의 거리가 짧아지며 a와 b의 차이 때문에 b가 분자간의 인력으로 전체적으로 수축하려는데 a가 고정된 모양이기에 a는 그대로지만 b가 안으로 계속 당기는 현재 지구의 중력과도 같은 작용으로 생각 됩니다. 그 상태에서 꼬리에는 얇게 펴져 급격히 굳어 a만 존재 하기에 꼬리를 꺽으면 그 충격이 얇은 얼음이 깨지듯이 분산 될 때에 머리 부분의 a가 약한 상태여서 b의 인력을 못버티고 갈라질때에 b는 간신히 유지되고 있는 균형이 깨짐으로써 스스로의 분자간의 인력으로 터지는거와 같다고 생각해요 마치 소행성이 자신의 중력을 못이겨 소행성 폭발 발생하는 것 처럼요
![Seungmin "그렇게, 천천히, 우리(As we are)" | [Stray Kids : SKZ-PLAYER]](http://i.ytimg.com/vi/kAzmhLHePqU/mqdefault.jpg)
5:31 여러분들이 영상 끄고 댓글보는 부분
헐....정확해!!!!
님? 그걸 어케 아는거예요?...
이런건 일상생활에서도 확인 할수 있습니다
예를들어 롤을 하다가 유리멘탈인 사람을 톡건들면 게임이 터지는 효과랑 같습니다.
아하
이해가 쏙쏙 됩니다
허니콤보 가야겟누 ㄹㅇㅋㅋ
이거다
5555
둥근 부분은 때려도 안 깨지지만 꼬리를 자르면 깨지는 이유는
사물궁이가 설명해주시겠죠?
올려!!!
이거다
네셔널 지오그래픽에 이거 관련영상 있었던거 같음
@@small_hand 맞음 칮아보면 나옴
???:긱블이 해주겠죠?
지나가던 물리 전공입니다. 저 유리가 꼬리부분을 떼면 터져버리는 이유는 아주 간단하게 설명 가능합니다. 유리는 glass입니다.
이를 한글로 그대로 치면 힘ㄴㄴ. 그래서 힘주어 끝을 부러뜨리면 터지는 것이였습니다. 그렇습니다. 개소리였습니다. 지나가겠습니다...
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
26ㅎㄱ
?ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
아씨 양치하고있다가 개웃겨서 다삼켰네ㄱㅋㅋㄱㅋㅋ
ㅁ친ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
멘탈이랑 비슷한 성분 같네요.
좋아요 감사합니다.
재밌는데 왜 댓이 없지
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ참신
대놓고 멘탈을 가격하면 안깨져요. 하지만 이 조그만한 부분을 건들면? (와장창) 이렇게 산산조각이 나버립니다.
@@ttitotiotiotoottioiit 회의끝나고 이사실로 올라오세요.
급격하게 식는 과정에서 루퍼트 왕자의 눈물의 구조는 빠르게 식은 겉면과 천천히 식은 내면으로 나뉘는데요. 부피가 클 때 겉면이 형성되고 내부는 식으면서 고체화되기 때문에 일반적인 물질이면 밀도가 커지고 빈공간이 생겨야 합니다.하지만 여기서 유리는 비정질 물질이고 점성이 매우 큰 유체로 볼 수 있는데, 따라서 속을 꽉 채우고 있지만 내압이 외압보다 낮아 항상 외부로부터 힘을 받고 있는 상태가 만들어집니다.
여기서 머리부분은 두껍고 아치형이라 힘을 잘 견딥니다. 하지만 꼬리부분은 얇기 때문에 쉽게 꺾이고 꺾이고나면 압력이 낮은 내부가 열려 외부와 연결되게 되고 이 내부는 유리 구조물 전체와 연결되어 있기 때문에 순식간에 전체 내부의 압력이 증가하면서 터지는 현상이 일어나는 것입니다.
이 구조물과 똑같이 생긴 튼튼한 껍질에 내부가 진공이라고 생각해보시면 이해가 쉬울 것입니다. 둥글고 두꺼운 부분은 부수기 힘들지만 꼬리부분은 부수기 쉬우면서 머리부분까지 연결되어 있는 구멍을 낼 수 있기 때문에 전체에 압력을 가해서 폭발시킬 수 있는거죠.
@@재냥-e9b 옼ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅇㅈ 나도 댓달려고 방금 들왔는데ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
그러니까 터지는 원리는 계란 터지는거랑 비슷하다는거지?
압력이 낮은 내부가 열린다는 의미가 어떤 의미인지 자세히 설명 부탁드려요!
역시 과학은 위대하다
??:과학의 힘은 세계제일!!
꼬리 부분은 응력이 겁나 작아서 꺽거나 하면 쉽게 부서지고 그렇게 얻어진 힘이 유리 내부의 응력과 대응해서 다 터져 버린는 것 같아요.유리 내부의 응력은 외력은 견디는 데 내부의 힘은 더욱 키워버리니까요.
와우
저기에 유리를 폭파시킬만한 응력이 있나요..?
@@아티수트 아마도?
그렇군요.
@@아티수트 엔트로피적 연쇄반응
주저리 주저리 씁니다. 댓이 너무 길어졌어요;;
외곽부분에 있는 유리가 먼저 굳고 내부가 나중에 굳어 프리텐션 상태로 유리가 생성되어서 불안정해 있는거죠(=내부로 힘이 작용중)
그럼 물방울 머리 부분의 유리의 응력(텐션)은 안에서 밖으로 나가는 힘이 이미 작용되어 있습니다.
이 만큼의 응력은, 외력/면적으로 계산이 가능합니다. (P/A)
물방울 머리 부분은 면적이 큽니다. 원의 형태로 단순화해서 생각한다면, 원형 평면의 단면 2차 모멘트는 pi*d^4/64 만큼 작용합니다.
즉 반지름이 2에서 3만큼 늘어나기만 하더라도 2^4(16)에서 3^4(81)만큼 엄청나게 증가할 수 있게 되는거죠. 반지름이 늘어날 수록 힘에선 이득입니다.
반면 꼬리부분은 이 반지름이 너무 작습니다. 너무 작아서 그만큼 외력을 버티기 어렵고, 그래서 쉽게 깨지는거죠
이 꼬리 부분이 깨지면 내부 응력의 평형상태가 깨져버립니다. 안에서 밖으로 나가려고 하는 내부응력은 잘려진 꼬리 부분부터 평형이 깨지고
다른 꼬리, 머리부분에 있던 모든 부분에서 평형상태가 깨지게 됩니다. (평형상태는 내외부의 힘의 합이 0인 상태입니다)
잘린 꼬리 부분에서 내부는 밖으로, 외부는 안으로 들어가려고 하는 힘이 작용하게 되죠.
결론적으로 내외부가 서로를 밀게 되면서 깨지는게 아니라 터져버리는 현상이 나타날 수 있게 됩니다.
(수정) 13추천 감사해요! :)
(수정2) 79추천 감사해요! :) :)
재료역학ㄸ
대단해요!
여러분 이거 올려야 돼요
God
@@HOYAJJAM ??? : 궁금증이 해결 되셨나요?
폭발하는원인을 제대로 쓰신분이 없네요.
처음부터 설명드리겠습니다.
밀도가 높은 물질이 팽창한 유체 상태에서 급속냉각시키면?
급속도로 고체화 되어가는 도중에 를 구성하려고 분자들이 용을써가며 발악하다가 얼어버립니다.(데몰리션맨?)
분자단위로 서로 방향성을 갖고 땡기고 있는거죠.
수축을 위해 고체 중심부로 당기는 방향성은 동일합니다만,
결정화도 진행중이었기에 분자마다 서로 비틀린 방향+중심방향으로 당기고 있는거죠.
벡터를 그리면... 정돈안된 고슴도치 털처럼요..
물방울 모양 부분에서는 외부보다 중심쪽의 분자들은 더 강한힘으로 당기는 상태입니다.
제일늦게 응결하는 가장 중심부쪽 분자는,
짝짓기게임하다가 다 머릿수맞췄는데 마지막까지 다 거절당하고 혼자 남은 탈락자처럼
제일 크게 발악 한다는거죠.
이상태는 바닷속 2000m 심해에 빠트린 달걀처럼,
아치형 돌다리위에 탱크를 얹으면 돌다리 구조 하나하나의 강도가 더욱 강화되는 상태와 같은겁니다.
엄청나게 강화버프 먹은 상태라는거죠. 철 담금질도 비슷한 이야기가됩니다.
물방울 표면을 찍으면 왜 안터지느냐?
가장처음 결정화도 다했고(할일다했음) 당기는 힘도가장 적게받으니 대충 떨어져나가고
중심부 방향으로 금이 나아가질 않습니다.
이게 왜 전체가 터지냐?
원인은 결정구조로 모든 분자들이 용쓰던 상태에서 유리의 어디한쪽에 흠집이 나면,
이미 아시다시피 아~~~주 미세한 금이 일단 하나 쭉 생긴다고 상상하시면 됩니다.
이 금이 일자로 쭉 가는게 아니라 뿌리퍼지듯이 표면과 내부로 갈라지면서 정말 수천,수만개로 뿌리모양으로 금이갑니다.
뿌리형태로 금가기시작하는 가장 좋은 조건은
결정이 원통형으로 결정되었을때
결정체의 최심부가 공격을 받게 되었을때입니다. (아무리 얇은원통이더라도요)
그런데? 내부쪽이 힘이 더 쎄다고 했죠?
금이 가는 속도가 외부보다 내부로 더 빠르게 발생해서
외부표면에 금이 퍼질 타이밍엔...
이미 유리의 내부쪽에 해당하는 부분은 빠짐없이 금이 엄청나게 발생한 상태입니다.
금 사이에는 당연히 공간이 생겨야 하니...
매~우 좁은공간에 금이 수천개가 가면, 벌어지는 공간만큼 부피가 늘어난다는 이야기겠죠?
그 부피증가가 내부에서도 엄청난 속도로 분자단위의 금이 가고있기때문에
외부표면 금갈때 쯤엔 잡아주던 힘이 풀리듯이 폭발할수밖에 없습니다.
금가는 속도는 또 얼마나 빠른지... 거의 음속이죠.
실제로 고속카메라로 찍으면
깨트린부분부터 금이 퍼지면서 터져나가기 시작하면서
순식간에 양끝단까지 순차적으로 터집니다.
오? 영상본문 링크에 다 설명한 영상이 있네요. 1500m/s라니 마하1~2군요
유익하다!
사물궁이님 보셨죠?영상으로 부탁해요^^
아하
문과: ...
우리 할아버지 유리공장 다녀
저거 만들어왔디
쉽게 풀어보도록 하겠습니다
1. 유리의 표면과 내부의 식는 속도가 다르기 때문에 내부가 외부를 당기고 있는 상태(영상의 표현은 응집상태)
-> 사람의 근육으로 비유하자면 수축한 상태
2. 두꺼운 부분의 충격은 외부에서 안으로 전달되므로 충격이 전달되지 않음
-> 수축된 상태는 결합도가 높아진 상태이므로 망치의 충격을 전체적으로 버티게됨
-> 헬스장에서 근육을 수축시키고 무거운 물건이 떨어지는걸 버틴다고 생각하면 편함
3. 꼬리의 충격은 내부의 밸런스를 무너트리게되며 외부의 충격을 보호하던 응력이 오히려 유리를 터트림
-> 꼬리의 충격은 내부의 틈을 만드는 개념이라고 보면 편함
-> 풍선을 바늘로 찌르면 공기의 팽창이 구멍으로 급격히
몰리면서 압력이 커져 풍선이 터지는 원리와 동일함
-> 꼬리의 충격으로 유리 내부의 미세한 틈을 만들고 이로인해 유리를 잡아당기던 응력이 비교적 약해진 틈으로 모이게됨, 이때 결합도가 높아 외부의 충격을 막던 장점이 전체적으로 부숴지게됨
-> 사람이 미는 힘을 버티려할때 당기는 힘에 강하게 대응하지만 살짝 밀면 자신의 힘으로 인하여 밸런스가 무너지는 경우를 비유할 수 있음
이분 받으셔야 겠는데??
치킨 ㅊㅊ
올려봅니다.
당첨
쉽지가 않은데요
흐음...
엌
알겠네
나도 이미 알고있었네
나도 이미 알고있었네
그대가 알고 있는걸 나는알고 있었네
0:29 만든 이유가 왜 그딴건데ㅋㅋㅋ
???: 자 이거 봐 이거 하나도 안 깨진다
"뽱"
@@이연지-g8t 뽶뽶(팦캣학개론 169페이지 3번째 줄 中...)
빠른 온도 변화때문에 내부와 외부의 결집 차이가 일어나서 유리의 인장력이 내부에 쌓이는데 머리부분은 충격에 강하지만 꼬리부분은 살짝 충격을 가해도 내부에 쌓인 에너지가 터져 나오기 때문이다
인장력이 뭐임?
허니콤보 맜있겠네
잡아 당기는 힘이요
@@2pai1 늘리거나 수축하는힘
@CODE: ZERO ㅅㅂ ㄸㅇㅇ ㅁㅊㄴ
사물궁이님께서 원리 자세하게 설명해주시겠지
좋아요 200 감사드립니다~!
이거 올려라
올라가라 자네
올라가거라
올라가라 용사여
100
정자가 아파서터진겁니다
ㅋㅋㅋㅋ
ㅋㅋㅋㅋ정잨ㅋ
더 이상 헤엄칠 수 없어서 폭☆사 한거죠
ㅋㅋ
고자라니...!
6:20 아니 사물궁이 부르라구요!! 맨날 당하면서 살순 없자나!! 사물궁이 소환!!
제 채널에 꽁돈 버는법 안올림. 보지마셈.
@@지랄좌 ㅋㅋㅋㅋ
@@지랄좌 ㄱㅅㄱㅅ
@CODE: ZERO 왜 여기에도 있는거야? 저러면 아무도 영상 안보고 스팸으로 신고먹을텐데
@@BlueCreeper16 팩트: 진짜 준다
머리부분에 고밀도로 응축된 응력은 겉면의 강도를 높여주었지만, 작은 균열만으로도 터져버릴 수 있는 불안정한 상태를 이루고 있는 거죠.
그래서 상대적으로 작은 힘으로 변화를 줄 수 있는 꼬리 부분에 힘을 가하면 불안정한 내부응력의 균형이 무너지면서 와장창~~ 펑~
영상을 보고 저는 이렇게 이해했음ㅎ
이분 받아야 한다
DAAAAAM
이과
강도는 강하지만 경도는 약하다!
아 머리부터 꼬리부분까지 응력이 균형을 맞추고 있는 상태를 이루었지만 그게 변화가 생기니 터진거 군요,
유리의 머리부분을 쳤을 때는 진동이 머리에서 표면적이 적은 꼬리를 통해 빠져나가지만 꼬리를 조금만 꺽게되면 꼬리보다 비교적 동그란 머리부분 안에 진동이 갖혀 진동의 보강간섭을 일으켜 공명주파수를 생성하므로 머리부분의 응력과 힘의 융합으로 강한 공명진동을 함으로 유리가 터지는 것 같습니다.
비슷한 현상으로는 성악으로 높은 옥타브의 소리에 와인잔이 깨지는 것처럼 말이죠..ㅎ
와
👏👏👏👏
형님 쉽게 설명히니 주세요 제발
그리고 유리를 자를 때 진동이 발생하는데 불안정한 진동들이 공명이 발생하면서 극한강도를 넘어가 전위가 불안정하게되어 결정들이 한꺼번에 부셔지는 현상인 것 같아요!
@@피아뉴김 감사합니다 이해됐어요
뜨겁게 녹인 유리물을 빠르게 냉각시켜서
심한 온도차가 나게 되는데요, 여기서 유리 안의 압축응력이 눈물의 두꺼운쪽, 그러니까 안부숴지는쪽에 갇혀서 잘 안부숴지게 되는것이고 압축응력이 없는 꼬리쪽에 충격을 주게되면 부숴지게 되는것이죠.
시바견
시바
이 시바 견 똑똑힌다
왜 꼬리에 충격을 주면 같이부숴 지는지를 설명좀 해주세요
ㄴㅇㄱ
3:18 왼쪽 하승진??ㅋㅋㅋㅋ
두꺼운 부분은 겉부분이 물에 가장 빨리 닿고 물이 비교적 차가운 상태이므로 빨리 식어서 응력이 작용하는 부분이 비교적 안쪽에 있지만 얇은 부분은 두꺼운 부분으로 인해 물이 비교적 뜨거운 상태라 유리가 늦게 식어 응력이 작용하는 부분이 비교적 바깥쪽에 있고,그응력은 유리전체의 응력을 잡아주므로 응력이 작용하는곳이 조금이라도 부서지면 유리 전체의 균형이 무너지며 산산조각이 나는거 같아요
와 이거다
ㄴㅈ
@@maker9256 ㅂ?
올리자
응
력
제가 너무 궁금한게 있어서 긱블해줄거라 믿고 댓글 씁니다.
드라이아이스에 넣는물 색을 바꿔서 드라이아이스에 넣면 연기색이 어떻게 될지 궁금합니다
긱블이 해주겠죠^^
아 그리고 긱블은 이런 실험 안할거 같아요. 용달님한테 가시는게
대부도... 저런곳이 있엇다니...?
긱블이 유리도 만들어 주겠죠?
2-3년 전에 갔는데 볼 만 했어요
유리로 그릇같은거 만드는것도 직접 볼 수 있고, 체험하는 것도 있었던 것 같아요
근데 입장료가 좀 비싼것 같긴 했어요
@CODE: ZERO 공짜로 맞고싶구나
@@seungminkim510 그렇군요:)
@이이이이이 만들어주겠죠?:)
@@북해연어알젓 아하 ㅠㅠ
기본적으로 눈물모양중 제일 두꺼운부분이 아치형타로 힘을 잘 견디게 만들어지게됩니다 산에 구멍을 뚫어 터널을 만들어도 터널이 무너지지않는것처럼 아치형태는 힘을 분산시키기때문에 힘을 잘 견디게되는데요 꼬리부분은 얇기때문에 손으로 부러뜨리기 쉽고 그부분을 부러뜨리면 영상의 설명처럼 꼬리부분의 _절단면_ 에서 내부가 드러나 압력차이가 발생하고 응력때문에 폭발하게되는 원리 라고 생각합니다
가열한 유리를 재빨리 식히면 외부의 유리가 내부의 유리보다 더 빨리 수축하고 굳게 돼어 내부 유리에 에너지가 쌓이고 응력상태가 됩니다. 그래서 충격에 강한 머리부분과 달리 얇고 약한 꼬리부분을 깨버리면 한번에 쌓여있던 내부의 에너지가 나오게 돼고, 폭발한것 처럼 보이게 되는 겁니다
초딩때 배웠던 기억이 있네요
꼬리쪽에도 응력이 얇게 있는데 약한 꼬리쪽을 자르는게 기폭제가 되어 그 꼬리쪽으로 밖으로 나가려고 하는 응력 집중되면서 꼬리쪽이 깨지고 머리쪽의 유리도 꼬리쪽이 깨지며 상태가 불완전해지면서 응력 견디지 못하고 터져버리는 건가요?
ㅇㅎ
@@Arcain18 와 변기출형이다
@@개는가재편 와 형기철변이다
유압프레스로 누르면 어떻게될까요?
또 유리방울이 물에닿고식기전에 꼬리부분을 꺽으면 어떻게될까여? 궁금궁금
예전에 영상 봤었는데 다시 봐도 신기하네요👍
구슬 부분의 외곽은 내부 수축으로 단단하게 굳었지만 꼬리 부분은 결정성이라 쉽게 깨지는데 수축되면서 생긴 응력이 꼬리가 깨지는 균열 사이로 터지면서 폭발하는 것으로 알고 있어요
대충 5:52초때의 설명을 보고 도검제작에서 왜 열처리를 하는지 그 원리가 비슷해 보인다 라고 생각이 들었는데 그게 아닌가요?
내셔널지오그래픽에서 봤던거다 ㅋㅋ
야나두!
ㄴㅇㄱ
ㄴㅇㄱ
ㄴㅇㄱ
ㄴㅇㄱ
불안정한상태여도 두꺼운부분의 겉은 단단한상태 + 안에서 당기고 있는 힘에 의해 원래 유리보다 단단하지만 얇은부분은 원래 유리처럼 작은 힘에도 깨질 수 있습니다. 얇은부분과 두꺼운부분은 연결되어 있기 때문에 얇은 부분이 깨지면서 두꺼운부분의 겉과 속을 유지하던 힘에 균열을 주게되서 유리가 견디지 못하고 깨져버린것이 아닐까요?
오늘 흥해중학교 1학년 1반 신효정 학생인데요!!차누님이랑 소통나눠서 정말 좋았고 다음에도 이런 프로그램 있으면 꼭 참여할께용!!전에부터 긱블영상 꾸준히 봤는데 실시간으로 소통하니 믿기지 않았고 오늘 정말정말 최고였습니당!!나중에 흥해중학교 오시면 좋겠습니당 ㅎㅎ 행복하세용
안녕하세요
부산의 한 중학교에 재학중인 학생입니다😄
오늘 과학시간에 과학 관련 영상을 보고 댓글 달기가 숙제라서 댓글 달아요
저번에 알고리즘에 루퍼트에 눈물이 떠 궁금했었는데
이 기회에 다시 찾아봤어요
'처음에는 어떻게 이게 가능할까🤔' 라고 생각핬지만 원리를 알고나니 이해가 되네요
앞으로도 좋은 영상 많이 올려주세요!!😁
루퍼트의 눈물은 결국 연결된 한 구조물인데 꼬리부분이건 정자(?)부분이건 사실 대기중에서 해당 구조물에 가하는 압력은 동일합니다. 이때 차누님이 말씀해주신 것처럼 해당 구조물은 급격하게 식으면서 발생된 응력, 그러니까 안에서 밖으로 튀어나가려는 힘이 발생된 채로 굳어지게 됐는데 이때 꼬리 부분을 잘라서 생긴 틈을 통해 공기가 유입되어 안에서 본래 안에서 밖으로 나가려는 응력이 그대로 발생되어 폭발하는 걸로 보이네요. 실제로 꼬리부분이건 힘을 세게 가했을 때도 정자(?)부분이 터져버렸으니까요.
쉽게 설명하면 백화점 세일 때, 여러명의 아줌마들끼리 서로 같은 가방 갖겠다고
가방을 중앙에두고 서로 자기 방향으로 가방을 잡아당기고 있는데
이 상황에서 아줌마 한명이 더러워서 안살란다 하면서 손 놔버리면
나머지 아줌마들이 우르르 무너지며 넘어지는 상황으로 보면 됨.
가방만 놓고 보면 중앙에 그냥 가만히 있는 것처럼 보이지만
사실 사방에서 잡아당기는 힘이 평형을 이루고 있기 때문에 가만히 있는 것이지
힘이 작용하지 않는 상태는 아님.
이걸 좀 더 있어보이게 설명해보자면
겉으로 볼 땐 정적인 상황이라 힘이 작용하지 않는 것 처럼 보이지만
안에서는 서로 각기 다른 백터방향으로 응력이 작용하면서
서로 구조적인 평형상태에 있는 상황으로 사료됨.
그 안정된 구조에서 외력이 작용하면서 평형이 깨지고 반대 벡터로 작용하던 힘들이 한쪽으로 치우치면서
폭발하듯이 그 구조가 연쇄적으로 전부 무너지는 것으로 사료됨.
따라서 정적인 상황이 아니라 모두 힘이 연계되어 그 끝을 자른다해도
각각의 응력이이 서로 연결, 연결 되어 있는 상황이기에 전체구조가 무너진다고 사료됨.
추가적으로 3:45의 경우,
모서리로 떨었뜨렸을 때의 경우는 충격을 받는 단면적이 작기 때문에
단위면적당 힘이 더 크게 작용해서 전체 충격량은 동일하나 충격력이 커져서
깨지는 것이므로 위의 상황을 설명하는 내용은 아닐 것으로 사료.
6:15 불안정한 일자리...ㅠ
6:17 ㅎㅎ..(그걸 아는 녀석이..)
@CODE: ZERO 다단계
수고 많으십니다.이곳의 동영상을 늘 흥미롭게 보고 있는 구독자입니다.
여러 영상을 보다가 옛날에 궁금한 일이 있었는데 지금까지도 궁금증이 안풀려 문의를 하려 합니다.
의뢰할 실험은 의외로 간단합니다.주변에서 흔히 볼수 있는 길다란 40w 형광등에 포함된 스타터 전구 아시죠.가운데 구멍이 뚫려있는 밤알크기보다 약간작은 플라스틱 재질의 전구 말입니다.
이 전구를 손에 잡은채
니퍼로 중간을 절단하는 순간 불꽃이 팍하고 튄후 바로 사라지는 것을 볼 수 있읍니다. 이런 현상도 신기하기도 하지만 원리가 무엇 때문인지 알고 싶습니다.기회가 된다면 실험도 해주시고 원리도 여러분께 알려 주시면 감사하겠읍니다.
황 계하 드림
계하야 궁금해?? 알려줄까??
오
@@AA-uh9hz ㅅㅂㅋㅋ
@@AA-uh9hz천박하기 짝이없누ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
1) 유리의 성질 : 탄성, 연성이 없어서 늘거나 줄지 않고, 휘어지지도 않음. 힘을 받으면 깨짐.
2) 물체가 가루가 된다 : 종이(면)나 실(선)의 형태로 깨지지 않고 가루(점)으로 깨어진다는것은 가해지는 힘(응력)이 X, y, z 축 방향으로 모두 골고루 받았다는 의미.(무->쌈무->김밥용 단무지->깍두기)
3) 유리 전체가 가루가 된다 : 유리를 구성하는 입자가 모두 연결되어 있고, 그 입자 모두에게 힘(응력)이 가해지고 있는 상태로 균형을 이루고 있었지만, 힘의 균형이 깨어진 부분을 기점으로 연결된 입자 하나하나 연쇄반응을 일으켜 X, y, z 축 방향으로 깨어진 현상.
4)꼬리처럼 길게 빠져 얇게 구성된 부분에 응력이 도화선처럼 남아있어서 그곳을 부러트림으로 응력의 균형을 깨게함. 굵은 부분도 얇은부분처럼 부러트릴 수 있다면 같은 현상이 일어 날 것임.
5) 3)의 현상이 모든 입자에 순간적으로 일어나 터지는것처럼 보임.
음..
그럴싸하다
5:50에 제 예상으론 두꺼운 부분은 응력으로 인해 안에있는 유리가 저항력을 가지게 된것같고 그 얇은쪽의 유리는 안에쪽이나 바깥쪽이 거의 비슷하고 동시에? 식으니깐 응력이 엄청 조금 생기거나 안생겨서 그런거 아닐까요??
제가 원리를 잘은 모르겠는데 그냥 생각해본 가설을 말씀드려봅니다...
얇은 쪽과 두꺼운 쪽 유리의 둘레가 다르니 그만큼 작용하는 응력의 세기 또한 두꺼운 부분에는 강한 응력이 발생하고 얇은 부분에는 약한 응력이 발생할 것입니다
즉 응력이 약한부분인 얇은 부분은 응력이 강한 두꺼운부분보다는 깨지기 쉽다는 것이겠죠
그런데 이 유리의 형태가 위에서 뚜우우욱 길~~~게 떨어뜨린거라 두꺼운 부분과 얇은 부분도 연결되어있으니 그 두 부분 사이에도 응력이 작용하겠죠? 그러면 얇은 부분이 깨지면서 그 부분의 응력이 사라지고 연결되어있던 부분의 응력도 함께 사라지고 그 옆도... 그옆도...... 이렇게 순차적으로 도미노처럼 응력이 사라져 결과적으로 전부 다 깨지는 것같습니다...
그저 제 생각일 뿐이니 재미삼아 읽어주시고 비난은 하지 말아주세요...
혹시 아시는 분은 맞다면 댓글좀 부탁드립니다 ㅎㅎ
@@소멘티지3세
그런 기대도 살짝 섞여있을 수도 있겠지만 어린나이에 배우지 않은 것에대해 세운 자신의 가설일 뿐이니 자신이 틀리더라도 너무 다그치지말고 이해해달라는 뜻이 더 크지 않을까요? 당신 hoxy...?
근데 갑자기 헬창이 왜?...
@@신난다-w3g 정확하세요!
소멘티지님 화나셨다면 죄송합니다
불편하시면 내리겠습니다
응력 때문에 내부가 불안정해지는데 그 덕분에 눈물부분은 상대적으로 강력해집니다 하지만 꼬리부분은 취약하기 때문에 꼬리를 건드리면 내부에 쌓여있던 불안전했던 힘이 (응력)이 터져 나오면서 폭발하는 것 입니다 약간 풍선에 바늘로 살짝 구멍을 내면 그 부분으로 내부의 공기가 한번에 빠져나오면서 터지는 것처럼 말이지요
(물론 풍선이랑은 원리는 다르지만요)
그렇다면 큰부분은 사각으로 하고 모서리에 꼬리를 만들면 어떤 결과가 나올까요
5:14 부터 나오는 요즘 유행?하는 브금 이름이 뭔지 알 수 있을까요
inescapable
머리부분과 꼬리부분 전체 구조에서 말씀하신 응력과 저항력이 평형을 이루는데 머리는 부피에비해 표면적이 작아서 파괴강도가 높지만 꼬리는 부피에비해 표면적이 작으니까 쉽게 파괴되는듯 근데 터져버리는건 힘이 평형을 유지하다가 구조물의 일부가 파괴되면서 와르르....
벽돌로아치만들때 맨위에벽돌하나 빼면무너지는것과같은원리
보통 머리부분과 꼬리부분 이렇게두가지로 나눠서 생각하지만 저 구조체는 나눌수가없음
저런만든 유리는 내부에 저장된 에너지가 대단함
유리는 열에 약한 전도체라 가열하면 부피가 커짐
가열한 유리를 재빨리 물에 식히면
외부의 유리가 내부의 유리보다 빠르게 수축하고 굳음
이때 머리부분의 눈물 모양 부분에 에너지가 쌓여 응력 상태가 되어
머리부분은 충격에 강하지만 꼬리부분은 살짝만 충격을 가해도
내부에 쌓인 에너지가 한번에 터져나와
산산조각남
미친 님들개사랑해. ㄹㅇ 예전에 다큐로봤는데 (망할) 이름을 떠올리지 못한 채로 지금 10년? 정도 지났는데 바로 이제야 찾았다. 진짜 개사랑해
내셔널지오그래픽입니다
2:51 첫 번째 망치로 충격을 줄 때 미세하게 파편 하나가 오른쪽으로 날아가는 게 보임. 균열이 생겨버림.
댓봐도 이해못하시는 분들에게 좀더 쉽게 표현하자면 두껍지만 어느한면이 얇은 풍선으로 생각하시면 됩니다 두꺼운쪽은 잘안터지지만 얇은쪽을 찌르면 형태를 유지못하고 터지는거랑 비슷합니다.
6:29 저도 이부분이 제일 궁금하네요... 항상 재미있는 영상 감사합니다 ^~^
저거 유리의 머리의 외부는 무려 400 ~ 700 MPa의 압축력이 작용했고, 반대로 내부는 225 ~ 400 MPa의 장력이 작용했다고 연구결과가 있네요.
일단 제 생각을 적어보자면 외부는 찬물과 닿아서 상대적으로 빨리 식고, 내부는 서서히 식어갑니다. 그래서 외부가 먼저 굳은 유리가 되고, 이때 유리 표면이 압축됩니다. 반면 내부에서는 여전히 유리가 굳지 않은 액체 상태로 남아있게 되고, 굳으면서 수축하려는 성질과 외부의 굳어버린 표면에 붙어있으려는 유리의 성질로 인해서 외부에 붙은 상태로 수축해 높은 장력을 가지게 됩니다. 장력이 높다는건 그만큼 바깥으로 힘을 가하고 있다는거고 그럼 자연스레 안쪽에서 오는 충격에는 취약해지겠죠. 꼬리는 그냥 평범한 유리인데 엄청 얇으니까 건드리면 깨지는게 당연하고 내부에서 오는 충격은 머리가 잘 못견디니까 꼬리가 깨지는 충격에 펑...그리고 한번에 터지는걸로 보이지만 지이이이인짜 느리게 돌려보면 연쇄적으로 일어나는 현상일꺼같네요.
똑똑이들아 이거 맞는지 좀 알려줘
아무도 답글은 안달아주는데 좋아요가 있는걸 보면 맞는건가? 호오...
이거 맞음
근데 싫어요를 많이받았나 왜 여깃노
누가 지글 올릴려고 싫테하나?
누가 ㄹㅇ싫어요 눌렀나바! 아니 틀렸으면 뭐가틀렸는지 내용점...로그아웃 하고봤더니 좋아요 없는거 보다 훨씬 밑에있네
가까운대 시흥시 살아서 대부도 많이가봤는데 저런곳도 있었네여
저 유리의 이름은 유리 공예의 기초적인 작품중 하나인 눈물방울 유리입니다 유리는 모래가 주성분이라 열에 약한 전도체입니다. 그래서 가열시 부피가 빠르게팽창하죠 가열한 유리를 식히면
외부의유리가 내부의 유리보다 수축하면서 더빨리 딱딱해지겠죠 그래서 머리부분에 에너지가 쌓입니다 그래서 응력이 작용해 깨트리려는힘을 버틸수있는거죠
반면 꼬리부분은 머리와달리 천천히 단단해져 그만큼 에너지가 응축되어있지못해 꼬리부분을 조금만 힘을 가해도 깨지는것입니다.
🙏🙏제발🙏🙏치킨 먹고 싶어ㅓㅓ
가열한 유리를 재빨리 물에 식히면
외부의 유리가 내부의 유리보다 빠르게 수축하고 굳습니다.
이때 유리 내부에 저장된 에너지는 응력 상태가 되죠.
망치로도 깨지지 않았던 유리가 약간의 충격을 받자 폭발하듯 산산조각이 납니다
이미 많은 분들이 썼지만 겉 부분은 강한 유리 벽이 되어있지만 안쪽에서는 진공 상태와 유사하게 계속 당기고 있는 상태죠.
두꺼운 유리 부분은 때려도 겉 면이 (두껍다 보니) 안정적인데, 꼬리 부분은 작은 힘으로도 꺾일 만큼 얇고 가운데 심 부분이 화약선과 같이 두꺼운 유리 안쪽까지 이어져 있으므로 당기고 있는 힘의 균형이 쉽게 깨져서 결국 전부 터진다고 생각됩니다.
그림으로 그리면 좀 더 설명이 쉬울 것 같긴 한데...
와 설명 아주 구체적이네요
급격한온도변화로외부와내부의 결집 차이가일어나유리의인장력이내부에 갇히면서단단해지고에너지가싸여있는데꼬리부분은응력이굉장히약하기때문에꼬리부분이짤리면서안에있는에너지가터져나와터지는것이다
루퍼트 왕자의 눈물은 상당히 쉬운 과정을 통해서 제조됩니다. 그저 녹인 유리를 물에 떨어뜨리면 유리가 식으면서 올챙이 모양의 유리 조각이 생겨나는 것입니다. 머리 부분은 대략 0.5 ~ 1.5 cm의 크기를 가지고, 꼬리 부분은 대략 0.5 ~ 3.0 mm의 크기를 가집니다. 이렇게 작은 유리 조각일 뿐이지만, 망치로 내려쳐도, 총알로 쏴도 버틸 수 있는 머리를 가지고 있습니다. 이 머리 부분이 버틸 수 있는 최대 압력을 실험해 보았을 때는 약 15,000 N, 거의 차량 한 대가 위에서 버티는 듯한 힘을 견딜 수 있었습니다. 반대로 꼬리 부분을 손가락으로 살짝만 비틀어도 충격이 유리 전체로 퍼지면서 조각이 완전히 작은 조각으로 순식간에 분해되는 것을 볼 수 있습니다
이 현상에 대해서 탐구한 과학자 중에는 대표적으로 로버트 훅과 S. 찬드라세카르, M. M. 초우드리 등 아주 많다. 우선 훅의 법칙으로도 유명한 로버트 훅은 이것을 당시로서는 사람들이 생각하지 못한 탄성, 균열의 전달 등으로 설명했다. 그는 루퍼트 왕자의 눈물이 표면에 장력이 있고, 이것으로 인해서 균열이 쉽게 생기고 이 유리 조각이 쉽게 파편들로 분해된다고 생각했습니다. 그의 이론은 당시로서는 정말 탁월했지만, 일부 틀린 부분이 있었습니다. 이후 S. 찬드라세카르, M. M. 초우드리가 이것을 다시 한번 분석하였습니다. 그들은 초당 50만장을 촬영하는 카메라를 통해서 이 유리 조각이 분해되는 현상을 더 정밀하게 관찰하였고, 겉은 압축되는 상태, 내부는 장력이 작용하는 상태의 불안정 평형으로 인해서 쉽게 깨지는 것이라고 생각했습니다. 그러나 그들도 정확히 내부의 장력과 외부의 압축력이 얼마나 작용하는지는 알지 못했습니다.
에스토니아 탈린 대학의 연구진들은 새로운 방법으로 루퍼트 왕자의 눈물에서 작용하는 장력, 압축력을 알아내는데 성공했습니다. 그들이 이용한 방법은 바로 ‘광탄성(光彈性, photoelasticity)입니다. 광탄성이라는 방법은 물질이 힘을 받아서 광학적 성질이 변화하는 것을 빛을 통해서 알아보는 것입니다. 유전체는 변형을 받으면 유전율이 변형에 따라서 변하게 되고, 유전율의 변화로 인해서 전자기파, 즉 빛이 투과할 때 변화가 나타나는 것입니다. 그래서 아래 사진과 같이 특정 파장의 빛을 쏘아주고 편광 필터를 이용해서 보면 각 부분이 받는 힘에 따라서 다른 색깔로 보이게 됩니다.
이를 통해서 탈린 대학의 연구(Aben et al.)에서는 루퍼트 왕자의 눈물 내부와 외부의 변형력을 구했습니다. 그 결과, 외부는 무려 400 ~ 700 MPa의 압축력이 작용했고, 반대로 내부는 225 ~ 400 MPa의 장력이 작용했다는 것을 알 수 있었습니다. 표면에서 강한 압축력이 작용하기 때문에 외부에서 강한 힘으로 표면을 변형시키려 해도 이 부분의 균열이 늘어나는 것을 압축력이 막아줘서 균열이 퍼지지 않게 됩니다. 그래서 머리 쪽을 아무리 강하게 내리쳐도 웬만해선 이 유리 조각을 파괴할 수 없는 것입니다. 그래도 머리 쪽도 아주 강하게 내리쳐서 균열이 내부로 전달되게 하면, 내부는 장력이 작용하기 때문에 작은 힘에도 쉽게 분리되려 하고, 이때 나오는 에너지로 인해서 유리가 산산조각나게 됩니다. 반면 꼬리 쪽은 약하게만 힘을 줘도 균열이 내부로 쉽게 전달되고, 내부에 균열이 전달되면 마찬가지로 수많은 파편들로 분해되는 것입니다.
루퍼트 왕자의 눈물이 내부는 장력, 외부는 압축력이 작용해서 이런 현상이 나타난다고 했는데, 내부와 외부에 각각 이런 힘들이 작용하는 이유는 이것이 만들어지는 과정에서 찾아볼 수 있습니다. 이 유리 조각은 녹인 유리를 물에 떨어뜨려서 만든다고 했는데, 외부는 찬물과 닿아서 상대적으로 빨리 식고, 내부는 서서히 식어갑니다. 그래서 외부가 먼저 굳은 유리가 되고, 이때 유리 표면이 압축됩니다. 반면 내부에서는 여전히 유리가 굳지 않은 액체 상태로 남아있게 되고, 굳으면서 수축하려는 성질과, 외부의 굳어버린 표면에 붙어있으려는 성질로 인해서 외부에 붙은 상태로 수축해 높은 장력을 가지게 됩니다. 그래서 결론적으로 우리가 처음에 밝혀내고자 했던 머리 부분은 강하고, 꼬리 부분은 약간의 충격에도 부서지는 현상이 나타나는 겁니다. *이 글은 KAIST부설 한국과학영재학교 온라인 과학매거진 코스모스에서 찾았습니다.*
위 댓글이랑 비슷해서 좋아요가 읎엌ㅋㅋㅋㅋㅋ힘내세요
@@평범한_시민 감사합니다...
옹 대부도 가셨네유!대부도랑 가까워서 시간나면 부모님이랑 같이 대부도아님 제부도 가는데
그렇기 땜에 전 안산에살아용!
6:07 난 지금까지 응력을 받고있었던건가..
쉽게 말하면 풍선의 반대 형태로 보면 될것 같아요. 풍선은 외부가 안으로 당겨지는 힘을 가지고 내부가 밀어내지만 반대로 먼저식은 유리가 당겨지는 내부의 힘을 버티고 있는거죠 즉 팽창하는 힘이 반작용으로 인해 생기게되고 그로인한 충격에 강하지만 반대로 내부의 당기는 힘이 꺽여나감으로 해소 되고 팽창하는 힘을 가지고 있던 외부의 유리는 터져버리는거죠.
유리는 열에 약한 전도체라 가열하면 부피가 커집니다. 그런 유리를 물에 빠르게 식히면 외부의 유리가 내부의 유리보다 훨씬 빠르게 굳고 수축하죠 내부는 아직 수축이 덜 일어나서 계속 수축하기 때문에 응력이 발생하게 됩니다. 그래서 눈물부분은 굉장한 에너지를 갖고 있고 응력이 너무 커서 내리치는 힘에도 터지지 않죠. 그러나 꼬리부분은 응력이 발생하기엔 너무 얇습니다. 유리 전체에 힘이 가둬진 상태인데 응력이 약한 꼬리부분은 쉽게 부서지죠. 그래서 이런 꼬리부분을 부수면 빵빵하게 부푼 풍선을 터트리는 것처럼 모든 응력이 방출되게 됩니다. 그와 함께 터지게 되는 거죠.
그꼬리쪽이면저 끌어서 그눈물쪽이 그다음 이여서 가치끌어당겨서 끝 쪽이 힘을빼서 사람이 넘어지는것같이 유리도 터지는것이안일까요?
대충 짧게 쓰면 꼬리부분에 힘이 가해져서 그 힘이 도미노처럼 끝의 유리부분까지 가게 되면 그 안에 있던 불안정한 힘을 자극해 터지는거임ㅇㅇ
전문은 아닌대 ! 끝쪽에서 건들였을때 반동으로 땡기고 있는 그 부분은 걸들여서 땡기다가 풀개되면 물체가 재자리에 있으려는 성질( ex.버스가 갑자기 출발할때와, 갑자기 멈출때) 때문에 깨지지 않을까..?
내부압력이 강해지면서 불안정해진 유리의 배열(?)이 꼭 꼬리부분이 아니더라도 어느 한 곳에 상처가 생기면 그 밸런스가 무너지면서 각자 재배치 되는 느낌으로 터지는 걸로 기억하는데 덩어리진 쪽은 워낙 단단해서 깨기가 쉽지 않고 꼬리부분이 상대적으로 얇으니까 꼬리를 공략하는 느낌...
유리가 식을때 결정이 형성되어 식으면서 노출된 꼬리부분이 제일 먼저 식고, 그다음이 몸통부분의 껍데기부분이 식고, 마지막으로 몸통의 안쪽부분이 식으면서 거꾸로 몸통 안쪽부분이 몸통 바깥쪽을 당기는 응력이 존재하는상태와 구조로 연결되어 결정이 생기고 그 부분이 제일처음식은 꼬리부분을 당기는 응력이 존재하는 상태와 구조로 결정화 되어 불안정하게 연결된 상태로 응고됩니다.
이 구조에서 몸통부분에 외부충격이 일정부분 가해지면 응력이 존재하는 구조에 외부충격으로 응력이 일부 상쇄되어 당겨져 있는 결정이 일부 해방이 되면서 꼬리가 튀어 나오게 되는데, 꼬리가 잘리면, 응고될때 꼬리부터 몸통외부와 중심부까지 응력으로 연결된 결정구조가 팽팽하게 당겨진 고무줄이 끊어지는 효과를 불러일으키게 되어 동시에 폭파되는 것입니다.
눈에는 보이지 않지만 유리결정이 시간차를 두고 응고하면서 만들어진 응력이 균형이 무너지면서 발생하는 현상입니다.
사람눈에는 폭파로 보이지만, 사실상 응력균형이 무너지는 도미노현상에 더 가깝다고 생각합니다.
몸통을 쳤을때 버티거나 늘어나지 않고 폭발하는 경우는 응고된 결정에 내제된 응력이상의 힘이 외부에서 가해질경우에 해당한다고 생각합니다.
5:20
사내연애는 하면 안돼요, ,
말 그대로 '사내'연애
저거 겁나 크게 만들어서 끝을 딱밤으로 때리면 겁나 간지나겠다
딱밤때린사람도 겁나 다치겠다
머리부분은 당기면서 서서히 식어서 변형이 일어나지만 꼬리는 그런게 없고 얇아서 바로 식어서 변형이 안일어나기 때문에 꺽으면 깨지면서 불완전한게 더 불완전해져 깨지는게 아닐까요???
아니면 말구...
루퍼트 왕자의 눈물을 계속해서 주변과 상호작용 하려는 아주 조그만한 유리들의 집합체라고 할게요.
융해된 유리가 처음으로 물에 닿았을때 유리의 겉 표면은 물과 접촉하고 즉각적으로 응고됩니다.
따라서 내부를 가두는 형태가 되는데 유리방울의 내부는 여전히 팽창된 액체 상태입니다.
이 때 열에너지가 물로 전달되면서 유리의 내부는 천천히 식습니다.
그리고 바깥 표면을 계속해서 축소시키려고 합니다.
문제는 고체상태가 된 유리로 인해 갇혀있기 때문에 계속해서 스스로 압력을 가하게 됩니다.
이러한 현상이 유리방울을 더 단단하게 합니다.
유리방울은 모든 방향에서 아치형태와 같은 방식으로 압력을 이겨내고 튼튼해집니다.
그리고 유리를 냉각시킴으로써 바깥층을 고정시키기 때문에 유리 방울은 계속해서 스스로 축소하려하고, 결과적으로 극도로 높은 장력이 내부에 형성됩니다.
이러한 장력 덕에 결과적으로 유리는 단단해지고 이렇게 형성된 유리방울을 루퍼트 왕자의 눈물이라 부르는 겁니다.
외부는 고도로 압축된 응력덩어리이고, 내부는 고도로 집적된 장력 덩어리인 것입니다.
이러한 장력의 연결 고리가 끊어지게 되면, 그 이후에 연결된 고리도 연달아 끊어지며 저장된 에너지를 흡수해 나갑니다.
이 때 이 과정이 물리적 폭발이기 때문에 변형 에너지가 방출되고 유리가 터지게 됩니다.
따라서 꼬리부분을 손상시켰을 때 전체적인 폭발이 일어나는 것입니다.
오우
혹시 유리말고 설탕을 녹여서도 만들수있나요?
2:28 보면서 계속 이거 생각하고 있었는뎈ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
탄소 메테인등.. 온실가스를 연료로 바꾸는 기계는 없을까요ㅎㅎ
급격한 온도 변화 때문에 유리의 인장응력이 그 안에 갇히게 됩니다. (이걸 편광 렌즈로 보면 유리에 갇힌 응력이 보입니다.) 따라서 외부에서 머리부분에 강한 힘을 가하면 균열이 생기려 하는것을 유리속에 갇힌 응력으로인해 발생한 강한 압축력이 막아줍니다.(물론 아예 안깨지는건 아닙니다. 버틸수 있는 최대 압력이 대충 차 한대 중량정도 라고 알고있습니다.) 아무튼 꼬리부분에 힘을 가하면 산산조각이 나는 이유는 머리부분은 위에서 말한 것처럼 힘을 가해도 내부까지 균열을 전달하기가 매우 쉽지 않습니다.(균열을 압축력이 막아주기때문에) 그러나 꼬리 부분은 순식간에 내부로 균열이 전달 되게 됩니다. 그래서 내부로 균열이 퍼지게 되고 결국 산산 조각이 나는 것 입니다.
요약.
1. 외부는 빠르게 식고 내부는 천천히 식어서 내부에 응력이 갇힘.
2. 머리부분은 외부에서 충격을 가해도 균열이 퍼지는 것을 내부에 갇힌 응력으로 인한 압축력이 그것을 상쇄시킴.
3. 꼬리부분은 약하게 힘을 줘도 쉽게 내부로 균열이 전달됨. 따라서 꼬리에 힘을 가하면 산산조각 나는 것.
갑자기 궁금한데, 저 꼬리부분을 글루건의 찌꺼기처럼 의도적으로 길게 늘려도
시한폭탄처럼 멀리서 터뜨릴수 있는지 궁금하네요.
저게 만들때 얼마나 길게 될지도 궁금하지만, 그건 둘째치고 긴거리에서도 꼬리부분이 잘렸을때 다같이 터지는 현상이
일어날지 궁금해요...
2:11 너무나 자연스러워서 그냥 넘어갈 뻔 했다... 올챙이알???
올챙이도 아니고 ㅌㅋㅋ올챙이 알ㅋㅋㅋ
고무풍선과 비슷한 느낌이랄까
빈틈이 없고 힘의 균형이 맞을때는 나름 충격을 잘 견뎌내지만
틈이 하나라도 생기는 순간 그 곳으로 응력이 집중되면서 순간적으로 폭발하는 원리인 것으로 보인다.
식는 속도의 차이가 이런 고무풍선같은 상황을 만들었고
이 유리가 폭발하는 건 고무풍선이 터지는 것과 매우 비슷해보인다.
6:15 대부도에 결국 둘이 데이트 하러 갔다는 것이 학계의 정설
저거 터질때 안다치는지 궁금하네요.... 보통 눈 정도만 가리고 터뜨리던데, 터지면서 작은 조각들이 사방으로 빠르게 분산되는데 그거에 맞아도 살에 박히거나 하지 않나봐요....?! 작은조각이 빠르게 이동하면 쉽게 박힐거같은데..
4:28 임포스터????
머리부분은 튼튼하지만
꼬리부분은 부실하게 설계된 가스통이지만
어찌됐든 한 통이기에 꼬리부분이 부서지게되면
내부 압력에 의해서 내용물이 전부 터져나가게 되는것과 같은거죠
일반 유리는 일정하게 굳었기 때문에 압력이 비교적 없는것처럼 보이는거구요
맞나요..?
내셔널 지오그래픽에서 봤던 그거당
늦었네.....
ㅠㅠ
ㅠㅠ
유리폭탄이었나? 재밌었는데
아랫부분은 식는과정에서 더두껍고 단단해서 쉽게안깨지는데 윗부분은 더얇고 약해서 쉽게 깨지고 유리는 금이가면 완전이 산산조각나고 안이뜨겁고 팽창된상테인데 금을내면 그렇게 펑터져요 그리고 꿀을 물에 떨어뜨리면 유리가 찬물에 들어가는상황이랑 비슷한모양을해요(이정도면 지나가던 강아지도 알아들을정도로 쉽게 설명했다)
원리는 모르겠고..
저 머리부분을 1000톤 혹은 그 이상의 유압프레스로 누르면 어떻게 될까요?
부숴질꺼 같은데 ㅋㅋㅋ
프레스로 누르면 강화유리든 방탄유리든 다 깨질껄요 ㅋㅋ
그 이유는 꼬리부분은 안에서 당기는 응력이 둥그란 부분의 응력보다 더 약해서 그 응력이 둥그란부분에 몰려서 그 균형을 이루고 있는 둥그란부분은 때려도 안깨지지만 꼬리부분은 균형이 불안정해 깨지는 순간 유리 전제의 응력이 불안전해지고 힘의 균형이 망가지면서 유리 전체에 영향을 끼쳐 산산조작이 나지 않았을까요?
3:45 설명하면서 돌리는 그의 직업정신
꼬리를 자르면 깨지는 이유는 아마 불안정하기도 하고 응력도 부족해서 그런것 같습니다.
평점 5점
응축되있던 에너지가 터져버리는것 같네요.
논문 몇개 찾아보고 있는데 찬우님의 설명 이상으로 밝혀진건 없어보이는데요 ㅋㅋ 응력에 의한 fracture wave인데, 그 전파속도가 처음부터 끝까지 굉장히 안정적이라고.. 이는 전파과정 중에 생기는 부서짐에 영향을 받지 않는단 의미이고, 또 그 속도가 일반적인 이론에서 예측하는 속도보다 매우 느려서 아직 unclear하다고 2009년 논문에선 말하고 있네요 ㅋㅋ 10년 사이에 뭔가 바뀌었으려나..
꼬리부분은 빠르게 식어서 유라 특성인 비정질 중에도 비정질 이죠 그리고 각이 커서 웅역 집중부로 응역이 클것이고요. 대가리 부분은 안과 속 둘다 비정질 이겠지만 속은 천천히 식으면서 다소 결정질일 것이고 밖은 매우 단단 속은 다소 무른 상태에서 응력 집중부 꼬리에 힘이 가해졌을때 국소의 힘으로도 응력 한계치를 넘어서 폭팔하고 균열이 표면을 따라가면서 급속히 진행되서 터진다고 봐야하지 않나요
유리섬 박물관에 계신분이 이우"'철" 작가님이시네;;;;;;
이유리 작가님 찾습니다
@@요슈 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
유리는 비정질, fused silica 열팽창 계수가 매우 작음. 즉 열을 주어도 부피가 잘 변하지 않음. 따라서 급냉 시 내부 응력이 발생, 머리부분은 상대적으로 꼬리부분보다 밀도가 커서 빠르게 고체화되어 잘 안깨지지만, 꼬리부분은 밀도가 작고 열역학적으로 불안정함. 결함, dislocation, defect가 많은 꼬리부분을 끊으면 크랙이 발생하는데 머리 안쪽부분까지 힘이 전달되어서 펑 하고 터지는것같습니다.
둥근 부분을 때리면 안 깨지고
얇은 꼬리부분은 때려도 다 터지는
이유는 긱블에는 많은 직원이 있는데
그중 한명만 나가도 회사가 망하기 때문에
같은 이유임^^ 내가 뭔 개솔이를 하는지
모르겠다
합리적인 개소리다
@@이상준-s3q1y 어케 알음
@@xxx-bp1rb 개소리라고 적혀있는ㄷ....
정말 대돤환 녀오석이쿤
머리와 꼬리가 연결되어 있는 하나의 유리 결정으로 볼수있을것 같습니다. 머리부분에서의 급격한 냉각으로인해 생긴 내부 응력이 작용한다는 것은 하나의 유리로서 꼬리에도 마찬가지로 그 응력이 작용하게 되는것 같은데 꼬리부분이 커팅되어 유리결정자체 힘의 균형이 깨져 붕괴되는듯!합니다.
저거 머리부분 유압프레스로 누르면 어떻게 될지 궁금하네...
유리가 빨리 식으면서 에너지가 쌓여 응력 상태가 되는데 머리부분은 충격에 강하지만 꼬리부분은 약간의 충격을 주어도 내부에 쌓인 에너지가 한번에 터져나와 유리가 터지게 되는 것입니다.
5년전에 내셔널 지오그래픽에도 나왔던거네
그 아저씨 아직 나올라나... 내셔널 안본지 2년은 된거같은데
@@이현-t6s 리처드 해먼드는 안나오는걸로 아는데
겉은 빠르게 식으니깐 수축하고 속은 느리게 식으니깐 팽창한상태로 식어서 머리부분은 속에서 밀어내는 힘이커서 내려처도 안깨지는 반면에 꼬리부분은 차갑게 식어서 깨지기 쉬운상테인데 꼬리가 깨지면서 미세하게 그 균햘이 머리쪽으로 가고 머리쪽으로 가면 팽창한 유리가 차가운 유리를 밀어내면서 겉이 깨지고 속은 자체적으로 밀어내는 압력을 못이겨내서 깨지는거 아닐까요?
여러분들은 참을 수 있습니다
2분전은 못 참지
뭘찹아요?
8분전은 못참지 ㅋㅋ
@UC8tpYy1otw5yYPUO4PBKvbg 닉값하는거잖슴...
그
두꺼운 머리 부분은 안쪽 중앙 부분이 서서히 식어가면서 응력이 발생하여 안의 결정체와 겉의 결정체의 균형이 맞아서 강한 상태가 되는데
꼬리 부분은 두께가 얇아 급격히 식은 부분만 있어 내부와의 균형이 안맞아 빨리 응집된 겉 결정체 형태만 남는데 그 상태에서 끝 부분에 힘을 가하면 급격히 응집된 겉 결정체의 균형이 깨지면서 전체적으로 겉 결정체에 힘이 전해졌을때 안쪽 결정체에서 응집되어있는 결정과의 균형이 안맞아 깨지는거 같네요.
좀 더 생각하면
밖 결정체(a)라 칭하고 안쪽 결정체 (b)라고 2가지로 나누었을때
머리 부분의 결정체는 급격히 굳은 살얼음 같은 a가 있고 서서히 식으며 분자간의 거리가 벌어져 있던 b 결정체가 식으며 안정적인 상태로 돌아오기 위하여 분자간의 거리가 짧아지며 a와 b의 차이 때문에 b가 분자간의 인력으로 전체적으로 수축하려는데 a가 고정된 모양이기에 a는 그대로지만 b가 안으로 계속 당기는 현재 지구의 중력과도 같은 작용으로 생각 됩니다.
그 상태에서 꼬리에는 얇게 펴져 급격히 굳어 a만 존재 하기에 꼬리를 꺽으면 그 충격이 얇은 얼음이 깨지듯이 분산 될 때에 머리 부분의 a가 약한 상태여서 b의 인력을 못버티고 갈라질때에 b는 간신히 유지되고 있는 균형이 깨짐으로써 스스로의 분자간의 인력으로 터지는거와 같다고 생각해요 마치 소행성이 자신의 중력을 못이겨 소행성 폭발 발생하는 것 처럼요
2:51 깨져서 파편튀는데..
겉에 식었엇고 안에는 아직 고온이 축적 되어있어서 위에 꼬리를 자르는 순간 뜨거운 온도에서 차가운 온도로가는 거와 같은 현상이 이럴날만한 구멍이 생겨서 팍 터지는거 인거 같습니다 뜨거운곳은 기압이 낮으니깐 풍선과 비슷하지 않을 까요?
1분전은 못참지
할 것 같았냐?
잼민 is science.
ㄹㅇㅋㅋ