充气太满或者用针一扎时，气球就会嘭地一声破掉了。而在气球炸裂的瞬间，它到底发生了什么变化？

上面是一张在网络上流传甚广的动图，其中记录下了一个超大号气球破裂的瞬间。原本完整的气球膜瞬间变成了许多小碎片，看起来十分酷炫是不？但是，这张图所展示的还不是全部的答案。

最近，一项发表在物理评论快报（PHYSICAL REVIEW LETTERS）上的研究对破裂的气球薄膜进行了细致观察^[1]。研究者指出，气球破裂的方式其实有两种，一种是呈一条线状的开裂，而另外一种，就是像上面一样碎裂变成多个碎片。

气球的两种破裂方式，2000倍慢放。原视频来自：Sébastien Moulinet

影响气球破裂方式的因素是什么呢？为了搞清楚这一点，研究者们设计了一套实验装置，用不同厚度的乳胶薄膜进行了实验。在吹气之后，薄膜会鼓起形成一个“气球”，最终被装置上的尖刺戳破。整个过程都会被高速摄影机清晰地记录下来，同时，研究者们还会对气球膜的张力进行测量。

用于测量的装置。图片来自参考资料1

结果显示，影响气球破裂方式的是气球膜的张力以及膜的初始厚度。当张力达到一个临界值之后，原本顺着一条裂缝开裂的方式就会变成分枝状的开裂，形成更多碎片。研究者发现，裂缝开裂的速度会随着张力而上升，最终在临界时达到一个极限速度值570±15m/s（这差不多也是乳胶材料中的声速）。在这个临界值之上，张力继续增加时开裂速度无法继续上升，此时裂缝就会以形成多个裂缝分支的形式释放能量。

较低张力和较高张力下被刺破的乳胶薄膜，2000倍慢放。在张力达到临界值之后，裂缝会形成更多分支。原视频来自：Sébastien Moulinet

这项研究给我们留下了非常有趣的影像资料，但研究气球可不只是为了好玩。研究者表示，类似的开裂规律也可以应用到玻璃、金属等其他类型的材料中。了解了这些规律之后，我们就可以控制变量，让这些材料以更安全的方式开裂，避免碎片飞溅带来的麻烦。（编辑：窗敲雨）

题图来自：Sébastien Moulinet

参考资料：

1. Popping balloons: A case study of dynamical fragmentation
2. Footage of balloons bursting reveals best way to break

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