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见证玻璃碎裂的速度

在我们身边能够复现的实验中,速度最快的可能就是玻璃碎裂的速度。我们平时不小心打碎玻璃制品时,根本来不及见不到破裂的过程,就已经摔得七零八落了。笔者出于好奇,在网络上搜索了一下玻璃碎裂的相关。下面图片、视频来自网络。

 

 

视频使用了28,546FPS的规格记录。可以看到,即使是使用一千倍以上的慢镜头记录,也很难准确的抓到刚开始碎裂的瞬间,可见玻璃碎裂扩散的迅速有多快。

 

 

为了试验的可视化方便,和更好地消除误差,提供更精准的计算。试验中准备了一块巨大的玻璃,让碎裂的过程在画面中停留更长时间,将玻璃分成七块并且用不同颜色标注。

拍摄速度使用7800FPS,可以比较好的协调拍摄速度和分辨率精度。可以看到裂纹逐渐扩散的过程,原视频中穿插了关键帧图像100%放大的细节,拍摄效果非常理想。

接着视频进行了一次回放,对裂纹扩散到不同颜色区域时的记录、相对时间进行了记录。平均每块0.000210015秒,平均速度达到1458km/h,最大速度更快,达到了5249km/h。平均1400m/s以上,超过了四倍音速。难怪靠肉眼和普通采样速度难以捕捉。

 

普通摄像机甚至很难捕捉其中一张清晰的运动过程图像

 

笔者也曾用PhantomV2012做了一次试验。不过由于玻璃尺寸较小,裂纹扩散停留时间非常短,便使用了256×48和656,250FPS的参数拍摄。在如此高的拍摄指标中,整个碎裂过程仅保存下来5张图像。由于采样的帧数和分辨率都比较低,导致本次测量存在一些误差,使得最终和视频中的数据有所差别。不过也从侧面印证了扩散速度的快速远超想象。拍摄前通过标定得知碎裂中心距离左侧边缘约4.65cm,碎裂过程7.59微秒,每帧间经历1.518微秒,得到6126.48m/s的测试数据。

 

 

作为Vision Research公司合作单位的北京瑞风协同科技股份有限公司是国内试验信息化的龙头厂商,与VisionResearch公司强强联合,凭借丰富的试验应用和现场经验,共同为客户提供试验测试软硬件整体解决方案。

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