ถ้าคุณรอบรู้พอ คุณจะพบว่ามีวิทยาศาสตร์ที่น่าตื่นเต้นอยู่เบื้องหลังทุกสิ่งทุกอย่างในโลกของเรา ซึ่งนั่นรวมถึงการระเบิดของลูกโป่งด้วย และนี่คือความมหัศจรรย์ของวิทยาศาสตร์ ...

ภาพที่น่าทึ่งดังต่อไปนี้ เป็นของ Sébastien Moulinet นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ซึ่งพยายามจะตรวจสอบสิ่งที่เกิดขึ้นขณะลูกโป่งระเบิด โดยอุปกรณ์ที่ช่วยไขข้อข้องใจในการทดลองนี้มีเพียงแค่กล้อง high-speed และใบมีด


Photo credit: Jacques Honvault

Moulinet และ Mokhtar Adda-Bedia เพื่อนร่วมงานของเขา วิเคราะห์วิธีการที่ลูกโป่งระเบิดกับความสัมพันธ์ของแรงตึงผิวของลูกโป่ง โดยที่แรงตึงผิวนี้จะขึ้นอยู่กับการขยายตัวของลูกโป่ง พวกเขาพบว่า มันไม่ใช่แค่แรงดันภายในเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงความหนาและ ความโค้งของพื้นผิวของลูกโป่งที่มีส่วนทำให้เกิดการแยกออกของพื้นผิวด้วย

การขยายตัวน้อยๆ ทำให้ลูกโป่งระเบิดและแยกออกเป็น 1-2 แนว อย่างไรก็ดี เมื่อการขยายตัวถึงขีดจำกัด นั่นจะปรากฏรอยแยกให้เห็นในหลายแนวซึ่งในบางกรณีมากถึง 40 แนวเลยทีเดียว

Moulinet และ Adda-Bedia คิดว่า หลักการนี้จะเป็นจริงในวัสดุอื่นๆ ด้วยเช่น แก้ว ดังนั้นมันจึงไม่ใช่แค่ของเล่นในงานปาร์ตี้เด็กน้อย แต่มันยังเป็นงานวิจัยที่มีประโยชน์อย่างมาก

“ยิ่งมีความเครียดสูง พลังงานศักย์ยืดหยุ่นจะถูกเก็บไว้ในผิวลูกโป่งมากขึ้น และนั่นจะยิ่งเพิ่มรอยแยกมากขึ้นเมื่อพลังงานนั้นระเบิดออกมา” Moulinet กล่าว

ลูกโป่งถูกสูบลมโดยนักวิจัย และเมื่อลูกโป่งถูกเจาะ การระเบิดจะเกิดขึ้นในหลายรูปแบบ รูปแบบหนึ่งที่ดูคล้ายรูปร่างของปลาหมึกยักษ์นั้นเกิดขึ้นเมื่อถึงขีดจำกัดของสภาพยืดหยุ่น การฉีกออกของพื้นผิวของลูกโป่งแสดงให้เห็นการกระจายออกตามแนวรัศมีจากจุดเจาะที่แรงดันสูง

การศึกษาของ Moulinet และ Adda-Bedia ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters

“การแตกกระจายที่เกิดขึ้น เกิดจากพลังงานศักย์ยืดหยุ่นที่ถูกสะสมไว้ในพื้นผิวลูกโป่งถูกปล่อยออกมาเมื่อลูกโป่งโดนเจาะ” นักวิจัยกล่าวสรุป หลักการเหล่านี้อาจนำไปใช้ได้ในข้อมูลของการแตกหักของวัสดุประเภทวัสดุเปราะ (brittle materials) อื่นๆ

ดูวิดีโอด้านล่างนี้ แล้วคุณจะเห็นถึงวิธีการที่เกิดขึ้นเมื่อลูกโป่งระเบิดออก รวมไปถึงการฉีกขาดของพื้นผิวที่มากขึ้นจากความดันที่เพิ่มขึ้น

อ้างอิง: www.sciencealert.com/the-science-behind-a-bursting-balloon