鲁伯特之泪的原理主要涉及 裂纹扩展,这是由于其内部不均衡的压力所致。当熔化的玻璃滴入冰水中时,玻璃表面会迅速冷却形成外壳,而壳下的玻璃仍然处于液态。随着内部液态玻璃逐渐冷却和凝结,其体积会减小,从而对已经凝固的外层玻璃外壳产生拉力。这种内部拉力和外部压力共同作用,使得外层玻璃受到巨大的压应力,这种压应力可以高达700兆帕斯卡,是大气压的7000倍。
当鲁伯特之泪的尾部受到破坏时,这种内部不均衡的压力会瞬间释放,导致裂纹以极快的速度(每秒1450-1900米)传遍全体,从而使整个玻璃瞬间粉碎成无数微小的碎片。这种独特的物理现象使得鲁伯特之泪的头部具有极高的抗压强度,而尾部则相对脆弱,在轻微的擦碰下就会破碎。
总结来说,鲁伯特之泪的神奇特性源于其特殊的冷却过程形成的内部应力分布,这种应力分布使得其头部坚硬而尾部脆弱,从而在受到外力作用时能够产生奇特的裂纹扩展现象。