Физики обнаружили два вида взрывов воздушных шариков

Физики из Университета Парижа выяснили, от чего зависит характер взрыва надувного шарика — разорвется ли он на много маленьких частей, или же превратится в один большой лоскут. Оказалось, что на это влияет не столько внутреннее давление в шарике, сколько сила натяжения резиновой оболочки, зависящая от толщины используемого материала и радиуса кривизны. Чем выше значение натяжения, тем больше вероятность ветвления трещины в шарике. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает Physics.

Авторы работы исследовали характер взрыва шарика на примере более простого объекта — латексной мембраны. Исследователи помещали пятисантиметровый кружок из латекса напротив металлического острия и надували его. Меняя расстояние между иглой и надувающейся мембраной ученые варьировали давление, при котором происходил взрыв. Сам взрыв записывали с помощью скоростной съемки. 

В момент соприкосновения острия с шариком возникает трещина. Физики выделили два пути ее развития: линейный и ветвистый. В первом случае образуется один большой лоскут, а во втором — много маленьких. Ключевую роль в выборе пути, как оказалось, играет именно напряжение в материале. Развивающаяся трещина снимает это напряжение, однако ее скорость ограничена. По словам исследователей, если напряжение превосходит некоторый предел, то одна трещина не успевает справиться со своей «задачей» — она становится нестабильной и начинает ветвиться.

«Чем выше напряжение, тем больше упругой энергии запасено в оболочке, и тем больше нужно трещин, чтобы ее высвободить.» — поясняет Себастьян Мулине, один из авторов исследования. Ученые надеются, что их результаты их работы помогут лучше описать сети трещин, возникающих в хрупких материалах.