¿Cómo se puede reventar un globo con un láser?

Algunos pueden preguntarse sobre el significado de la pregunta. Este es uno de esos A2A que incluso la pregunta necesita explicación. Así que aquí va. Lo no intuitivo es que el láser deja muy poca energía al gas en el globo y la presión interna aumenta muy poco. Entonces, si no hay una inflación excesiva, ¿por qué entonces explota el globo?

La respuesta es que el estallido del globo es el resultado de la intensificación del estrés en el caparazón delgado y no de la inflación excesiva. El láser no es único a este respecto y cualquier cosa que caliente localmente una parte del globo hará que explote. Como señaló Ammon Crapo, si enfoca la luz del sol con una lupa, puede hacer lo mismo. Aún más simple, intente acercar la punta de una pistola de soldar al globo sin tocarlo y nuevamente verá que explota. Aquí hay un tratamiento más científico:

Hay una diferencia en la presión de gas entre el interior y el exterior del globo. Esta diferencia de presión es contrarrestada por la tensión de tensión en la cubierta delgada (diafragma de globo de plástico). Sin embargo, la magnitud de la tensión depende del grosor de la carcasa en esa posición y esa es la razón subyacente de la falla catastrófica. Suponga que el radio del globo es R, el espesor t, y la diferencia de presión entre el interior y el exterior es P. La formulación matemática para la aproximación de la capa delgada es:

Haga un equilibrio de fuerza vertical en un hemisferio integrando la fuerza debida a la presión en dirección vertical sobre un 0 a pi y establezca una tensión igual a la de la capa delgada multiplicada por el área de la capa delgada:

Ahora suponga que en un área local el grosor t se reduce, lo que resulta en un aumento de la tensión en esa área a pesar de que P y R se mantienen igual. Entonces ocurre una intensificación del estrés en esa área. La calefacción local logra exactamente esto. No solo suaviza el caucho y hace que sea fácil ceder, sino que también como resultado de ceder el cascarón se vuelve más delgado y el estrés se intensifica aún más. La mayor tensión provoca un mayor rendimiento en el caucho y un adelgazamiento adicional y el proceso se retroalimenta hasta que se alcanza la tensión crítica y el material falla en esa área local al romperse. Esa ruptura puntual que ocurre en escala microscópica es a lo que nos referimos como estallido en una macroescala.

Al calentar la superficie hasta que se rompa, similar a colocar una cerilla encendida cerca de ella.

Lo interesante es que un globo de color similar permitirá que el haz de luz del mismo color pase a través de él, en efecto, se vuelve transparente para ese color.

Un haz de color diferente hace que la superficie se caliente hasta que explote.

Esto lleva a experimentos interesantes donde se infla un globo rojo dentro de uno azul. Al hacer brillar un láser azul, el rayo pasa a través del globo externo y hace estallar el rojo interno.

El láser derrite un pequeño agujero en el globo. No es mágico, solo luz concentrada. Si desea un ejemplo, use una lupa para enfocar la luz solar en su brazo en un día caluroso.

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