Thí nghiệm cho thấy cách bóng bay nổ và ứng dụng bất ngờ

Nhiều người trong chúng ta chắc hẳn đã từng trải nghiệm cảm giác "thót tim" khi bóng bay đang cầm trên tay đột nhiên phát nổ.


Bỏ qua câu chuyện về cảm giác và tiếng ồn, bạn có biết khi bóng bay phát nổ trông sẽ như thế nào không? Thí nghiệm của Mokhtar Adda-Bedia và Sebastien Moulinet thuộc ĐH Paris Diderot sẽ cho bạn biết điều này.

Theo thí nghiệm của Mokhtar, bóng sẽ nổ theo hai cách phụ thuộc vào lực căng của trái bóng.

Đầu tiên, ta xét đến trường hợp lực căng thấp. Khi bóng được thổi hơi vào, không khí sẽ tạo nên lực căng đều lên từng khu vực của bóng bay. Nếu lực căng lúc này là không đủ để khiến bóng vỡ, bóng sẽ bị vỡ theo một đường dài như trong hình dưới đây khi bị chọc thủng.


Nhìn từ góc độ khác:


Tuy nhiên, khi không khí được bơm vào quá nhiều - hay nói cách khác trái bóng đã đạt đến giới hạn chịu đựng lực căng, bóng sẽ vỡ theo một khuôn mẫu khác khi bị chọc thủng.


Hoặc trông như thế này:


Ta có thể thấy khi đạt đến giới hạn, sẽ có nhiều vết rách xuất hiện trên quả bóng, khiến bóng dường như vỡ vụn ra.

Lý giải cho hiện tượng này, hai nhà khoa học biết nó có liên quan đến tốc độ truyền âm trong vật liệu. Khi trái bóng đạt đến giới hạn chịu đựng, điều này đồng nghĩa với việc tốc độ rách sẽ đạt đến cực điểm. Tuy nhiên, tốc độ này không thể vượt qua vận tốc âm thanh truyền trong cao su - khoảng 570m/s.

Moulinet chia sẻ: "Nếu tốc độ vết rách vượt lên trên vận tốc âm thanh, vật liệu sẽ không kịp phản ứng khi vết rách xuất hiện - tức là không kịp điều chỉnh lại áp lực và các tính chất vật lý. Chính vì thế, nó sẽ vỡ theo một đường duy nhất".

Trong khi đó nếu lực căng chưa đủ, tốc độ truyền âm trong trái bóng sẽ không đạt vận tốc tối đa, do đó tốc độ vết rách có thể vượt trên tốc độ âm thanh.


Điều này có nghĩa rằng nếu điều chỉnh được vận tốc truyền âm trong vật liệu, ta có thể điều chỉnh lại vết rách sao cho an toàn hơn, không chỉ cho bong bóng, mà còn có thể ứng dụng cho kính hoặc kim loại - những vật liệu có vận tốc truyền âm rất cao.

Các khoa học gia hi vọng rằng phát hiện này có thể giúp tạo nên các loại vật liệu mới không bị vỡ vụn khi gặp các tác động bất ngờ.

Video sau sẽ giúp bạn hiểu hơn về thí nghiệm này.