Je hebt het fenomeen misschien wel eens op social media voorbij zien komen; de Prins Ruperts druppel. Een druppel gestold glas die bijna onverwoestbaar is, tenzij je de staart van de druppel breekt want dan explodeert het geheel. Onderzoekers hebben nu uitgezocht hoe dit precies werkt.

De Prins Ruperts druppel is, zoals de naam al doet vermoeden, niet nieuw. Het verhaal gaat dat Prins Rupert , zoon van keurvorst Frederik V van de Palts en hertog van Cumberland, in 1660 als eerste de druppels naar Engeland bracht om ze cadeau te geven aan King Charles II.

King Charles II gaf ze vervolgens aan de pas opgerichte Royal Society waar ze bestudeerd werden. Prins Rupert heeft de druppels dus niet uitgevonden. De druppels worden ook wel Bataafse tranen genoemd wat een verband suggereert met Nederland.

Wie de druppels precies heeft uitgevonden is onduidelijk, maar bekend is dat veel glasblazer rond die tijd al van het fenomeen afwisten.

Bijzondere eigenschappen

Wat de druppels zo bijzonder maakt is dat het bolle gedeelte van de druppel ongelooflijk sterk is, terwijl glas doorgaans de eigenschap heeft om snel te breken. Je kunt je voorstellen dat in de 17e eeuw dit glas een bijzonder cadeautje was. 

Wat het geheel nog specialer maakt is dat de staart van de druppel de sterke bolling helemaal teniet kan doen. Een kleine trilling in de staart kan er al toe leiden dat de druppel in zijn geheel uit elkaar spat.

In de 17e eeuw werd er nog gedacht dat een vluchtige vloeistof, opgesloten in het glas, de oorzaak was van dit alles. Nu hebben onderzoekers echter kunnen aantonen dat het een kwestie is van opgebouwde spanning in het materiaal.

Door een speciale techniek te gebruiken, waarbij het glas bekeken werd door een polarisatiefilter, konden de spanningen met licht zichtbaar worden gemaakt. Met rekenmethodes, die ook gebruikt worden voor het reconstrueren van 3D-beelden van CT-scans, werden vervolgens de krachten berekend die zaten opgeslagen in het glas.

Verborgen krachten

Het bleek dat in de bolling van een druppel een drukkracht werd bereikt van 127 ton per vierkante centimeter. Dit is de kracht die naar binnen drukt en het materiaal als het ware comprimeert tot een ontzettend solide massa die de bolling zijn enorme stevigheid geeft.

De staart daarentegen ontwikkelt bij het stollen van het glas juist een trekkende, uitwaartse spanning waardoor deze vrij instabiel is. Dit verklaart waarom de staart de hele druppel kan laten exploderen.

Als je nog een sterk ‘staaltje’ wilt zien, kijk dan dit filmpje eens van een Prins Rupert’s druppel die een afgeschoten kogel doet versplinteren.

Rupert's drop onder een pers