הבדלים בין גרסאות בדף "יחס חוזק/משקל"

מתוך Climbing_Encyclopedia
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
שורה 102: שורה 102:
 
הנתונים בטבלה אינם נתונים הנדסיים, והם רק על מנת לתת אומדן גס של היכולות של חומרים שונים, כמובן.
 
הנתונים בטבלה אינם נתונים הנדסיים, והם רק על מנת לתת אומדן גס של היכולות של חומרים שונים, כמובן.
  
==The 'Yuri' and space tethers==
+
==קישורים חיצוניים==
The [[International Space Elevator Consortium]] has proposed the "Yuri" as a name for the SI units describing specific strength.  Specific strength is of fundamental importance in the description of [[space elevator]] cable materials. One Yuri is conceived to be the SI unit for yield stress (or breaking stress) per unit of density of a material under tension.  So, the units for one Yuri are ''Pa m<sup>3</sup> / kg''.  This unit is equivalent to one [[Newton (unit)|N]] [[meter|m]] / [[kilogram|kg]], which is the breaking/yielding ''force'' per ''linear'' density of the cable under tension.<ref>[https://web.archive.org/web/20160114223616/http://www.isec.org/images/StrongTetherChallenge/2013/Handbook-ts2013.rev0.pdf Strong Tether Challenge 2013]</ref><ref>{{cite web|url=http://www.isec.org/sec/index.php/about-the-space-elevator/terminology#MegaYuri|title=Terminology|author=Super User|work=isec.org|deadurl=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120527065913/http://www.isec.org/sec/index.php/about-the-space-elevator/terminology#MegaYuri|archivedate=2012-05-27|df=}}</ref>  A functional Earth [[space elevator]] would require a tether of 30-80 MegaYuri (corresponding to 3100–8200&nbsp;km of breaking length).<ref>{{cite web|url=http://keithcu.com/wiki/index.php/Specific_Strength_in_Yuris|title=Specific Strength in Yuris|work=keithcu.com}}</ref>
 
 
 
==Fundamental limit on specific strength==
 
The null [[energy condition]] places a fundamental limit on the specific strength of any material.<ref name="Brown 2012"/> The specific strength is bounded to be no greater than c<sup>2</sup> ~ {{val|9|e=13}}[[Kilonewton|kN]]·[[Metre|m]]/[[Kilogram|kg]], where c is the [[speed of light]].
 
This limit is achieved by electric and magnetic field lines, [[QCD string|QCD flux tubes]], and the fundamental strings hypothesized by [[string theory]].{{cn|date=December 2018}}
 
 
 
==Tenacity (textile strength)==
 
{{About|the measure of fiber strength|the geologic term|Tenacity (mineralogy)|the herbicide|Mesotrione|other uses|Tenacious (disambiguation){{!}}Tenacious}}
 
 
 
'''Tenacity''' is the customary measure of [[Strength of materials|strength]] of a [[fiber]] or [[yarn]]. It is usually defined as the ultimate (breaking) force of the fiber (in [[gram]]-force units) divided by the [[Units of textile measurement#Denier|denier]].
 
Because denier is a measure of the linear density, the tenacity works out to be not a measure of force per unit area, but rather a quasi-dimensionless measure analogous to specific strength.<ref>{{cite book |title=Principles of Polymer Systems |first=Ferdinand |last=Rodriguez |page=282 |publisher=Hemisphere Publishing |location=New York |year=1989 |edition=3rd |isbn=9780891161769 |oclc=19122722}}</ref>
 
A tenacity of <math>1</math> corresponds to:{{cn|date=December 2018}} <math>\frac{1 {\rm \, g} \cdot 9.80665 {\rm \, m s^{-2}}}{1 {\rm \, g}/9000 {\rm \, m}}=\frac{9.80665 {\rm \, m s^{-2}}}{1/9000 {\rm \, m}}=9.80665  {\rm \, m s^{-2}} \, 9000 {\rm \, m} = 88259.85  {\rm \, m^2 s^{-2}} </math>
 
 
 
==See also==
 
* [[Specific modulus]]
 
* [[Space elevator]]
 
* [[Space tether]]
 
 
 
==References==
 
{{Reflist|2}}
 
 
 
==External links==
 
 
* [http://www-materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/spec-spec/NS6Chart.html Specific stiffness - Specific strength] chart, University of Cambridge, Department of Engineering
 
* [http://www-materials.eng.cam.ac.uk/mpsite/interactive_charts/spec-spec/NS6Chart.html Specific stiffness - Specific strength] chart, University of Cambridge, Department of Engineering

גרסה מ־02:24, 17 באפריל 2019

יחס חוזק/משקלאו יחס חוזק למשקל, נקרא גם חוזק סגולי (באנגלית: specific strength, strength-to-weight ratio או strength/weight ratio או אפילו strength-to-mass ratio) הוא היחס בין החוזק של חומר (שמוגדר ככוח ליחידת שטח, או המאמץ ברגע הכשל) ובין הצפיפות שלו. בחומרים רכים כמו טקסטיל מדובר על כשל במשיכה. בחומרים קשים מדובר על כשל במשיכה או בדחיסה.

עוד דרך לתאר את החוזק הסגולי של חומר היא לבחון את האורך לכשל, או את אורך הנשיאה העצמי של החומר. נדמיין עמוד או מוט ארוך של החומר, שתלוי רק מלמעלה. ברור, שבאורך מספיק גדול, המקטע העליון לא יוכל לשאת את המשקל וייקרע. לצורך זה, הכוח שגורם לכשל הוא כוח הכבידה של כדור הארץ, שמחושב על פני כל האורך של עמודת החומר לקבלת המשקל בכשל. לדוגמה, חבל טיפוס ששוקל כ-60גרם למטר, יכול לשאת משקל של 2200קילוגרם, בערך. זה אומר שאורך הקריעה הנשיאה העצמי שלו הוא קצת יותר מ-36.5 ק״מ!

ברור, שחבל שלא יכול לשאת את משקלו העצמי לא יתפקד בכלל כחבל...



טבלת השוואה בין חומרים שונים

יחס חוזק/משקל של חומרים שונים
Material Tensile strength
(MPa)
Density
(g/cm³)
Specific strength
(kN·m/kg)
Breaking length
(km)
Source
בטון 2–5 2.30 5.22 0.44
גומי 15 0.92 16.3 1.66
נחושת 220 8.92 24.7 2.51
פוליפרופילן / PP 25–40 0.90 28–44 2.8–4.5 <ref>http://www.goodfellow.com/E/Polypropylene.html</ref>
(Poly)acrylonitrile-butadiene-styrene / ABS 41–45 1.05 39–43 <ref>http://www.goodfellow.com/E/Polyacrylonitrile-butadiene-styrene.html</ref>
פוליאסטר / Polyester / PET 80 1.3–1.4 57–62 <ref>http://www.goodfellow.com/E/Polyethylene-terephthalate.html</ref>
Piano wire / ASTM 228 Steel 1590-3340 7.8 204-428 <ref>http://www.matweb.com/search/datasheet_print.aspx?matguid=4bcaab41d4eb43b3824d9de31c2c6849</ref>
Polylactic acid / Polylactide / PLA 53 1.24 43 <ref>http://www.goodfellow.com/E/Polylactic-acid-Biopolymer.html</ref>
פלדה דלת פחמן (AISI 1010) 365 7.87 46.4 4.73 <ref>תבנית:Cite web</ref>
פלב״מ (נירוסטה) (304) 505 8.00 63.1 6.4 <ref>תבנית:Cite web</ref>
ברונזה 580 8.55 67.8 6.91 <ref name="roymech">תבנית:Cite web</ref>
ניילון 78 1.13 69.0 7.04 <ref>http://www.goodfellow.com/E/Polyamide-Nylon-6.html</ref>
טיטניום 344 4.51 76 7.75 <ref>תבנית:Cite web</ref>
CrMo Steel (4130) 560–670 7.85 71–85 7.27–8.70 <ref>תבנית:Cite web</ref><ref>תבנית:Cite web</ref>
6061 סגסוגת אלומיניום (6061-T6) 310 2.70 115 11.70 <ref>תבנית:Cite web</ref>
Oak 90 0.78–0.69 115–130 12–13 <ref>תבנית:Cite web</ref>
Inconel (X-750) 1250 8.28 151 15.4 <ref>תבנית:Cite web</ref>
סגסוגת מגנזיום 275 1.74 158 16.1 <ref>תבנית:Cite web</ref>
סגסוגת אלומיניום (7075-T6) 572 2.81 204 20.8 <ref>תבנית:Cite web</ref>
סגסוגת טיטניום (Beta C) 1250 4.81 260 26.5 <ref>תבנית:Cite web</ref>
Bainite 2500 7.87 321 32.4 <ref name="Bhadeshia">

52nd Hatfield Memorial Lecture: "Large Chunks of Very Strong Steel" by H. K. D. H. Bhadeshia 2005. on archive.is </ref>

עץ בלזה 73 0.14 521 53.2 <ref>תבנית:Cite web</ref>
סיבי פחמן + אפוקסי 1240 1.58 785 80.0 <ref>

McGRAW-HILL ENCYCLOPEDIA OF Science & Technology, 8th Edition, (c)1997, vol. 1 p 375</ref>

קורי עכביש 1400 1.31 1069 109
Silicon carbide fiber 3440 3.16 1088 110 <ref>Specialty Materials, Inc SCS Silicon Carbide Fibers</ref>
Glass fiber 3400 2.60 1307 133 <ref name="vectran">תבנית:Cite web</ref>
Basalt fiber 4840 2.70 1790 183 <ref>תבנית:Cite web</ref>
1 μm iron whiskers 14000 7.87 1800 183 <ref name="Bhadeshia" />
Vectran 2900 1.40 2071 211 <ref name="vectran" />
Carbon fiber (AS4) 4300 1.75 2457 250 <ref name="vectran" />
Kevlar 3620 1.44 2514 256 <ref name="ngcc">תבנית:Cite web</ref>
דיינימה (UHMWPE) 3600 0.97 3711 378 <ref>תבנית:Cite web</ref>
Zylon 5800 1.54 3766 384 <ref name="Toyobo Co., Ltd.">תבנית:Cite web</ref>
סיבי פחמן (Toray T1100G) 7000 1.79 3911 399 <ref name="Toray Composites Materials America, Co., Ltd.">תבנית:Cite web</ref>
Carbon nanotube (see note below) 62000 0.037–1.34 46268–N/A 4716–N/A <ref name="Strength and Breaking">תבנית:Cite journal</ref><ref name="K.Hata">תבנית:Cite web</ref>
Miralon carbon nanotube yarn C-series 1375 0.7–0.9 1100 112 <ref name="NanoComp">תבנית:Cite web</ref>
Colossal carbon tube 6900 .116 59483 6066 <ref name="CCT">תבנית:Cite journal</ref>
Graphene 130500 2.090 62453 6366 <ref name="nobelprize.org">תבנית:Cite web</ref>
Fundamental limit תבנית:Val תבנית:Val <ref name="Brown 2012">תבנית:Cite journal</ref>

הנתונים בטבלה אינם נתונים הנדסיים, והם רק על מנת לתת אומדן גס של היכולות של חומרים שונים, כמובן.

קישורים חיצוניים