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【特稿】玻璃貼膠紙反而容易爆?

颱風期間,市民在玻璃貼上膠紙,以防止吹破。(網絡設計圖片)

【香港輕新聞】颱風「山竹」過境期間,不少市民都在窗門玻璃貼上膠紙,為防止玻璃吹破。颱風期間在玻璃窗門貼上膠紙,似乎已經成為人所皆知的防風「措施」,香港天文台亦呼籲在當風窗戶貼上膠紙條。可曾想過在窗門貼膠紙真的可以提高玻璃的抗風能力嗎?還是只求個心安而已?內地物理老師李永樂指出,此舉反而令玻璃所受應力不平均,玻璃抗風能力反而下降,更易被吹爆。


膠紙看似會加強玻璃?


在颱風「山竹」過境期間,不少市民為防止窗戶玻璃被吹破,紛紛在玻璃上貼上膠紙,膠紙價格一度上漲,更傳出有人乘機炒賣膠膠紙云云;有部分市民更發揮無限創意,用膠紙在玻璃上貼中圖案,在颱風天下「苦中作樂」。在日常生活當中,膠紙一般都用作黏貼或固定物件之用,順循此邏輯推斷,將膠紙貼在窗門玻璃之上,看似會加強玻璃的剛性,但事實果然如是嗎?


颱風期間市民在玻璃上貼膠帶(圖擷自Facebook)

玻璃爆裂共有三個因素


就這個問題,昨日內地有物理老師「李永樂老師」上傳網絡影片,剖析膠紙是否能提高玻璃的抗風能力。在揭曉答案之前,先來了解強風對玻璃的影響。據影片闡述,在颱風之下導致窗戶玻璃爆裂是有三個原因﹕其一是強風吹起的異物撞擊玻璃;其二是強風引起玻璃振動,當玻璃達至其共振頻率而爆裂;其三是風壓,流動的空氣對玻璃所施加的壓力。由於前兩個因素較為複雜,影片主要討論風壓對玻璃的影響。


 


有人為手機手錶亦貼膠紙「防風」(圖擷Facebook)

 強風所形成壓力之原理


強風對窗門玻璃的形成的壓力,可以物理學定理「伯努尼原理」(Bernoulli’s principle)來解釋﹕


當強風吹向建築物時,會受建築物的阻礙,風會沿著牆面而轉向繞過建築物,故此對於窗戶玻璃而言,風向始終會與窗戶玻璃成平行。既然風向會與玻璃成平行,為何會對玻璃造成壓力?


物理老師「李永樂老師」解說伯努尼原理(圖擷自YouTube)

 


窗戶玻璃分隔出室外及空內兩個空間﹕在空外空間,風速(空氣流速)較大;而室內(空氣流速)較小。根據伯努尼原理,在空氣流速較大的區域,壓強會較小;而在空氣流速較小的區域,壓強會較大。故此形成兩個區域的壓力產異,一旦壓力產大於窗戶玻璃可承受的範圍,窗戶玻璃就會爆破。由於空內的壓強比較大,因此玻璃會從空內向外推出。


山竹形成的風壓多大?


這次「山竹」颱風在登陸時風速有14級,究竟會造成多大風壓?其實風速、風速和壓強有著對應的關係,可參閱下表﹕












































風速、風速和壓強對應關係
風 級4級7級10級12級14級16級
風 速7m/s16m/s27m/s35m/s44m/s54m/s
風 壓32Pa165Pa470Pa790Pa1250Pa1880Pa
描 述和風疾風狂風颱(颶)風強颱風超強颱風

即是說明「山竹」在登陸時風速是每秒44公尺,形成的風壓差達到1,250帕(Pa),亦即是指在一平方米空間上施加1,250公斤的壓力。風壓差一旦超出玻璃的承受範圍,玻璃就會破裂。



在玻璃上貼膠帶有用?


回歸正題,那麼膠帶可以增強玻璃的抗爆能力嗎?影片引述台灣節目《流言追追追》的風洞實驗數據指出﹕一塊厚度為5mm的普通玻璃,甚麼都不貼,可承受5400帕(Pa)的壓強差;如果貼上了膠帶,反而使承受能力下降。貼上不同的形狀,對下降的程度亦有所影響,見下表﹕





























膠紙對5mm普通玻璃可承受之壓力差


不貼5400帕(Pa)
米字形3800帕(Pa)
口字形4800帕(Pa)
井字形4000帕(Pa)
全貼4200帕(Pa)

 


香港天文台亦呼籲市民在當風窗戶貼上膠紙條。(圖擷自天文台網頁)

 


 


常見的「米」字形貼法,竟然是會令玻璃可承受之壓力差下降最大的形狀。據該實驗人員解釋,由於玻璃在未貼上膠紙時,其所承受的應力會比較平均;如果玻璃貼上了膠帶,會改變應力的分布,反而令玻璃更容易破裂,故此不貼膠紙反而更好。


美國《大氣及海洋局》同樣呼籲在颱風時不要在玻璃上貼膠紙,因為會浪費膠紙及時間,而且會令使破裂玻璃形成更大的碎片,一旦隨風飛揚,其危險性更大,反而更易造成傷害。



解說影片﹕




https://www.litenews.hk/?p=59138

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