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:
- Si la entropía del universo ha aumentado con el tiempo, ¿eso significa que es más probable que ocurran todas las reacciones químicas de lo que fueron directamente después del Big Bang, ya que el desorden ha aumentado? ¿Por qué o por qué no?
- ¿Podría una persona que viaja a gran velocidad ver dos eventos que se fusionan en uno desde el marco de referencia de una persona estática?
- ¿Cómo suspendería 500,000 libras de agua en el aire sin medios visibles de soporte?
- ¿Por qué no podemos construir una nave espacial que viaje a la mitad de la velocidad de la luz?
- ¿Cómo se vería un objeto girando en todas las direcciones simultáneamente?
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.