„Horkou hlavu“je třeba zchladit. Když se roztavené sklo kápne do studené vody, vnějšek zchladne rychleji než vnitřek (na tomto obrázku je vidět, jak je stále horký) po celkovém zchlazení se vytvoří těsně uzavřené napětí. (Foto: Mike Walker; Glass Lake Studio)

Také jste již nejspíš udělali tu zkušenost, kdy jste jeli autem a najednou, kde se vzal, tu se vzal, na čelní sklo narazil kamínek. Inu, není se co divit při tom, co je mnohdy v zimě používáno jako inertní posyp na našich silnicích. Většinou nás překvapí, co všechno čelní sklo dokáže vydržet. Někdy to ale přece jen skončí malinkými „ďubičkami“. Když je kámen větší, tak se objeví hvězdička. Pokud se hvězdička nachází blízko okraje, tak se stává, že se k němu „propracuje“.

Zvětšit obrázek

Kapka prince Ruprechta vyfotografovaná v polarizovaném světle. Napětí z ní přímo čiší…

Praskliny se vlivem změn teplot rozjíždí dál… a vy si buď gratulujete, že máte sjednáno pojištění čelního skla, nebo,... Ale víte, co je příčinou, proč se čelní sklo vašeho auta chová tak zvláštně? A proč se boční okénka "chovají" úplně jinak? Je to nejenom proto, že se jedná o značně výrobně složité a technologicky náročné výrobky (čemuž odpovídá i jejich cena), ale hlavně je to díky tomu, že při výrobě je v nich „zakleto“ vnitřní pnutí.

Jak se dělá  pnutí ve skle
To se nejlépe demonstruje na kapce prince Ruprechta. Její výroba je vlastně docela jednoduchá. Když se roztavené sklo nechá kápnout do studené vody, tak se jeho vnější povrch prudce ochladí a ztuhne. Ale střed zůstává déle tekutý, vychládá pomaleji a má tendenci se smršťovat, ale kapka už se nemůže zmenšit, protože ji drží vnější pevná a tuhá skořápka zchladlého skla, která již nemůže měnit svoji velikost ani tvar, aby se přizpůsobila zmenšujícímu se jádru.
 

Výsledkem je obrovské vnitřní napětí, jak střed stahuje vnějšek ze všech stran. Je to jako těsně navinuté pero hodin, také takto vzniklé sklo je připravené uvolnit spoustu energie. Pokud rozbijete tenký „ocásek“ ze skla na konci této kapky, nastartujete řetězovou reakci, která se prožene, jako tlaková vlna, celou kapkou. Jak se jeden kousek rozbije, uvolní se tolik energie, aby se rozbila i další část, a tak to velmi rychle pokračuje, až se celá kapka roztříští za méně než milisekundu.

Zvětšit obrázek

Zlomte „ocásek“ a Prásk! Kapka exploduje. (Foto: Mike Walker; zvláštní dík patří Glass Lake Studio)

Paradoxně, stejné napětí dělá zmíněné kapky odolnými nárazu. Normálně se sklo rozbíjí tím, jak se malé prasklinky rozšiřují, až se vytvoří zlomy. Ale protože je v tomto případě povrch stlačený vnitřním napětím, prasklinky nemohou růst, a proto je velmi obtížné takto vyrobené sklo rozbít. I když vezmete do ruky kladivo a udeříte na silný konec kapky, nerozbijete ji.
 

Přestože jsou velmi odolné, dokonce i velice silným úderům, stačí najít jejich „Achillovu patu“. Je jí „ocásek“.  Cvrnknete do něj a kapka exploduje. A může to být docela nebezpečné.

Jak to vypadá „in natura“, si můžete prohlédnout na videu:

VIDEO 1

VIDEO 2

Zvětšit obrázek

Princ Ruprecht - pražský rodák, voják, umělec, pirát z Karibiku,… a vynálezce. (Maritime art museum v Grenwich)

Tvrzené sklo, běžné u aut a domovních dveří, funguje podobně. Proudy studeného vzduchu při jeho výrobě ochladí rychle povrch horkých tabulí skla, při čemž se vytváří mírné vnitřní pnutí, které udržuje povrch po celou dobu pod tlakem. Tak vzniká tvrzené sklo, extrémně pevné, ale které se roztříští na velmi drobné kousky, když je překročena míra jeho pevnosti. Je tak vlastně bezpečnější, protože nevznikají velké a ostré kusy, které by mohly fungovat jako nože nebo kopí. Samozřejmě, že pnutí u tvrzeného skla je trochu jiné, než u kapky prince Ruprechta, určitě i výroba je mnohem složitější už proto, že existují skla různých tvarů a konstrukcí: vrstvená, tónovaná, jsou v nich zapuštěny antény, vyhřívací mřížky, čidla deště a kdovíco dalšího. Princip je ale stejný - vnitřní pnutí v němž je skryta energie, která může být vmžiku uvolněna a sklo se promění ve spoustu drobných střípků.
Takže zbývá ještě varování na konec! Pokud byste chtěli napodobit prince Ruprechta, tak si chraňte oči. A hlavně: Pozor na ocásek!
 

Zdroj: Popular Science

Komentář Osla
"Princovy kapky" jsou častým zdrojem taškařic sklářů. Na váš účet, pochopitelně. Až vás budou při nějaké exkurzi přesvědčovat abyste se pokusili v dlani kapku rozmáčknout, vězte, že až budete nejvíc tlačit, hodlají zlomit ocásek. Při rozpadu kapky na miliony krystalků se uvolní tolik energie, že si šokem až krupnete do kalhot. Nechcete-li aby vás to zkroutilo jako Quasimoda, pevný stisk jen předstírejte.