De strakke ballon spat uiteen als een ster

De meeste ballonnen die knappen scheuren gewoon open. Maar sommige spatten uiteen. Dat ligt aan de spanning van het rubber.

Dat ballonnen kunnen klappen, ontdekken de meeste mensen al vrij vroeg in hun leven. Maar de ontdekking dat dat op twee verschillende manieren kan gebeuren – en waarom – liet tot nu op zich wachten.

Het ploffende rubber, zo ontdekten de Franse natuurkundigen Sébastien Moulinet en Mokhtar Adda-Bedia, klapt ófwel met een enkele, zich snel uitbreidende scheur, óf met een snel uitdijende ster, waardoor de rubberflarden in een ribbenkastachtig patroon terugschieten.

De motivatie voor het ballonnenonderzoek was pure nieuwsgierigheid, vertelde Moulinet aan de website van de American Physical Society , die ook zijn wetenschappelijke artikel in Physical Review Letters publiceert. Op een artistieke korte-sluitertijd-foto van een pl offende ballon viel hem het intrigerende ribbenkastpatroon op.

Moulinet en Adda-Bedia, beiden verbonden aan de Ecole Normale Supérieure in Parijs, monteerden voor hun proeven rubber vellen met diktes tussen 0,45 en 1,1 millimeter achter een rond gat, om ze vervolgens op te pompen en kapot te prikken. Het klappende rubber filmden ze met 30 of 60 duizend beelden per seconde.

Of de ballon klapt met één scheur of in een ster hangt af van de spanning in het rubber op het moment van klappen. Boven een bepaalde grenswaarde, die afhangt van de dikte van het rubber, groeit het aantal scheuren navenant. Dat komt, zo suggereren de hogesnelheidsbeelden, doordat de scheuren zich voortplanten met een snelheid die afhangt van de spanning, maar met maximaal 570 meter per seconde. Bij nog hogere spanningen vertakt de scheur zich.

De fysica van scheuren kan toepassing krijgen bij het ontwerpen van betere kogelwerende materialen.