יחס חוזק/משקל
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
| Material | חוזק לקריעה (MPa) |
Density (g/cm³) |
יחס חוזק/משקל (kN·m/kg) |
אורך הנשיאה העצמי (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 | http://www.goodfellow.com/E/Polypropylene.html> |
| פוליאסטר / Polyester / PET | 80 | 1.3–1.4 | 57–62 | <ref>http://www.goodfellow.com/E/Polyethylene-terephthalate.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 | [1] |
| ניילון | 78 | 1.13 | 69.0 | 7.04 | [2] |
| טיטניום | 344 | 4.51 | 76 | 7.75 | <ref>תבנית:Cite web</ref> |
| 41xx פלדת כרומולי (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> |
| 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> |
| 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 | |
| סיבי סיליקון fiber | 3440 | 3.16 | 1088 | 110 | <ref>Specialty Materials, Inc SCS Silicon Carbide Fibers</ref> |
| סיבי זכוכית | 3400 | 2.60 | 1307 | 133 | <ref name="vectran">תבנית:Cite web</ref> |
| קבלר | 3620 | 1.44 | 2514 | 256 | <ref name="ngcc">תבנית:Cite web</ref> |
| דיינימה (UHMWPE) | 3600 | 0.97 | 3711 | 378 | <ref>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> |
הנתונים בטבלה אינם נתונים הנדסיים, והם רק על מנת לתת אומדן גס של היכולות של חומרים שונים, כמובן.
קישורים חיצוניים
- Specific stiffness - Specific strength chart, University of Cambridge, Department of Engineering
