El Misterio de Las Lágrimas de Rupert
Estas lágrimas son un fenómeno que se produce al dejar hacer una gota de vidrio fundido en agua fría, la mezcla caliente al entrar en contacto con el agua forma una especie de renacuajo traslúcido o una estructura en forma de lágrima, de ahí su nombre.
Lo que se produce al momento en que el agua fría toca el vidrio fundido es una gran fuerza de contracción en el exterior de la gota, producto del enfriamiento repentino, mientras tanto en la parte interior permanece significativamente más caliente generando una tracción que genera fuertes tensiones dentro de la gota al solidificarse.
Todo estos eventos generan sus cualidades tan particulares que han sido un misterio durante más de 400 años. Y es que la estructura que se produce en forma de gota, es extremadamente fuerte en su extremo más ancho y ridículamente frágil en su parte más delgada.
El fenómeno produce que la punta de la lágrima sea tan resistente que puede soportar fuertes martillazos, y aunque no lo creas, si ha evidenciado en varios videos en la web que un disparo a corta distancia tampoco logra romperlas. En contraste, su exprimo más delgado es mucho más frágil, que se puede doblar con la simple fuerza de nuestros dedos.
En estos impresionantes videos de Youtube podes apreciar que tan fuertes son las lágrimas de Rupert en uno de sus extremos, donde son sometidas a pruebas extremas, y donde queda ilustrado con detalle de lo que se trata este fenómeno.
Vamos hablar ahora de un poco de historia, para saber de donde se originan estas espectaculares formaciones, los mayores estudios sobre estas gotas o lagrima de Rupert se generan en la Royal Society de Londres, la sociedad más antigua del Reino Unido.
Se maneja información fiable de que las gotas se crearon en Holanda a finales de 1625, de allí se originó su segundo nombre “Lágrimas Holandesas” o " lacrymae Batavicae". Es curioso saber que el príncipe Rupert(Alemania) no fue quien creo las lágrimas, pero tuvo mucho que ver en su historia, ya que fue él quien las introdujo a Gran Bretaña, donde se hicieron famosas por sus características y eran vendidas como juguetes u objetos de entretenimiento.
Desde ese entonces no se ha podido explicar porqué se originan estas características en las lágrimas de Rupert, siendo objeto de muchos estudios interrogantes, pero sin ninguna solución concluyente.
Ahora bien, en 1994 se realizaron estudios por Chandrasekar en la Universidad de Purdue y M. M. Chaudhri en la Universidad de Cambridge. El experimento consiste en utilizar un polariscopio de transmisión, que es un tipo de microscopio que mide la doble refracción en un objeto; esto se hizo iluminando las gotas de vidrio con un Led de color rojo, pudiendo medir el retardo óptico de la luz a medida que viajaban a través de la gota de vidrio, y luego utilizaron los datos para construir la distribución del estrés a lo largo de toda la gota.
Como resultado se pudo demostrar que la cabeza de las gotas de vidrio tiene una tensión de compresión en la superficie mucha más elevada de la que se creía, alcanzando los 7000 megapascales, que es casi 7.000 veces la presión atmosférica. La capa superficial exterior es mucho más delgada, aproximadamente el 10% del diámetro de la cabeza de una gota.
Este experimento buscó explicar una de las razones de porque las lágrimas de Rupert tienen tanta resistencia a la fractura en su extremo más ancho; es decir, para que se rompa se debe crear una grieta en la zona de tensión interior en la gota. Las grietas en la superficie no pueden entrar en la zona de tensión ya que viajan paralelamente por el exterior. Sin embargo si se presiona la parte más delgada (La cola) estas grietas ingresan a la zona de tensión y hacen que la gota se rompa o estalle.
Recientemente se realizó otro estudio que resuelve el misterio definitivamente, un experimento que fue publicado por la revista Applied Physics Letters, un grupo de científicos que estudian el Procesamiento de Materiales y Tribología, se llevó a cabo mediante fotografías con filtros polarizados para mostrar las líneas de tensión residual que se distribuyen en este objeto tridimensional.
Esas imágenes fueron procesadas posteriormente utilizando complejas técnicas matemáticas lograron calcular la tensión de compresión existente en el interior, la cual rondaba las 7 toneladas por centímetro cuadrado. Esto demuestra porque las gotas son tan resistentes.
Hasta el momento es la teoría más aceptada científicamente de porque ocurre el fenómeno, y la explicación más plausible. Junto con el primer estudio se devela el misterio físico que envuelve a estas Lágrimas de vidrio.
- https://supercurioso.com/la-magia-de-las-gotas-del-principe-rupert/
- https://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/19875383/Solucion-al-enigma-de-las-gotas-del-Principe-Rupert.html
- http://www.microsiervos.com/archivo/curiosidades/balas-vs-gota-del-principe-rupert.html
- https://es.wikipedia.org/wiki/Gotas_del_pr%C3%ADncipe_Rupert
- http://marcianosmx.com/misterio-gotas-principe-rupert/
Por mucho que avance la ciencia, parece que la naturaleza no dejará de soprendernos con sus curiosidades.
La velocidad a la que se enfría un material puede provocar cambios en sus propiedades. En los líquidos los átomos tienen cierta libertad de movimiento y por tanto están desordenados (aunque la estructura de las moléculas se conserva) En los sólidos en cambio los átomos solo pueden vibrar alrededor de su posición, y en muchos de ellos los átomos se disponen en una secuencia ordenada. Cuanto más lento sea el enfriamiento, mayor orden se puede alcanzar en el sólido, lo cual explica por ejemplo que el acero sea más duro cuanto más rápido se enfríe.
Sin embargo, el vidrio no tiene estructura ordenada, es lo que lo diferencia del cuarzo, por lo que no es tan fácil de explicar la diferencia entre los dos extremos de las Lágrimas de Rupert.
Muchas gracias por tu enriquecedor comentario amigo mio. Es muy interesante y complementa mucho el tema del articulo. Gracias! @ropaga