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 | |
| פוליאסטר / Polyester / PET | 80 | 1.3–1.4 | 57–62 | ||
| פלדה דלת פחמן (AISI 1010) | 365 | 7.87 | 46.4 | 4.73 | |
| פלב״מ (נירוסטה) (304) | 505 | 8.00 | 63.1 | 6.4 | |
| ברונזה | 580 | 8.55 | 67.8 | 6.91 | [5] |
| ניילון | 78 | 1.13 | 69.0 | 7.04 | [6] |
| טיטניום | 344 | 4.51 | 76 | 7.75 | |
| 41xx פלדת כרומולי (4130) | 560–670 | 7.85 | 71–85 | 7.27–8.70 | |
| 6061 סגסוגת אלומיניום (6061-T6) | 310 | 2.70 | 115 | 11.70 | |
| Oak | 90 | 0.78–0.69 | 115–130 | 12–13 |
[archiveurl=https://web.archive.org/web/20071009144917/http://www.io.tudelft.nl/research/dfs/idemat/Onl_db/Id192p.htm] |
| סגסוגת מגנזיום | 275 | 1.74 | 158 | 16.1 | |
| סגסוגת אלומיניום (7075-T6) | 572 | 2.81 | 204 | 20.8 | |
| סגסוגת טיטניום (Beta C) | 1250 | 4.81 | 260 | 26.5 | |
| עץ בלזה | 73 | 0.14 | 521 | 53.2 | |
| סיבי פחמן + אפוקסי | 1240 | 1.58 | 785 | 80.0 |
McGRAW-HILL ENCYCLOPEDIA OF Science & Technology, 8th Edition, (c)1997, vol. 1 p 375 |
| קורי עכביש | 1400 | 1.31 | 1069 | 109 | |
| סיבי סיליקון | 3440 | 3.16 | 1088 | 110 | |
| סיבי זכוכית | 3400 | 2.60 | 1307 | 133 | |
| קבלר | 3620 | 1.44 | 2514 | 256 | |
| דיינימה (Ultra-high-molecular-weight polyethylene: UHMWPE) | 3600 | 0.97 | 3711 | 378 | |
| 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
