הינך נמצא כאן

רגע השבירה

תיאוריה חדשה שבאמצעותה אפשר להבין, לחשב ולחזות התפתחות של סדקים בתנאים פיסיקליים שונים
23.08.2017

מבט על קצה הסדק. הקווים הגליים האופקיים מציגים את התפשטות הסדק

החוליה החלשה היא הקובעת את חוזק השרשרת כולה. בדומה לכך, הפגמים, או הסדקים בחומר מוצק, הם אלה שקובעים את חוזקו של החומר, כלומר את מידת יכולתו לעמוד בעומסים שונים. כאשר כוח חיצוני מופעל על חומר מוצק שיש בו סדק, מתרכזים כוחות פנימיים גדולים באיזור קטן סביב קצה הסדק, והם עלולים לגרום לכשל של החומר ליד קצה הסדק, ובכך –  להתפשטותו של הסדק עד שייווצר כשל אשר עלול לגרום קריסה. אבל מה בדיוק קורה ליד קצה הסדק, באיזור שבו מתרכזים כוחות גדולים?

רצף של תמונות מצב (משמאל) אשר חושף את התפתחות חוסר היציבות הגלית של סדקים אולטרה-מהירים. התהליך המתואר התקבל בחישוב על פי התיאוריה החדשה, והוא תואם לתוצאות שהתקבלו בניסוי שבוצע במעבדתו של פרופ' ג'אי פיינברג מהאוניברסיטה העברית בירושלים (מימין)

פרופ' ערן בוכבינדר, מהמחלקה לפיסיקה כימית במכון ויצמן למדע, שבחן שאלה זו יחד עם פרופ' אלן קרמה וד"ר צ'י-הונג צ'ן מאוניברסיטת נורת'איסטרן שבבוסטון, ארצות הברית, אומר שהתהליכים המתרחשים באיזור זה הם אוניברסליים, ומתחוללים במתכונת זהה בחומרים שונים ובמצבים שונים. ממצאים אלה התפרסמו באחרונה בכתב העת-המדעי  Nature Physics. "התכונה הבולטת ביותר שבה הבחנו", אומר פרופ' בוכבינדר, "היא היחס הלא-ליניארי בין עוצמת הכוחות המופעלים לבין התגובה שמתחוללת בחומר ליד קצה הסדק. התברר, שאיזור לא-ליניארי זה, שבדרך כלל אינו מובא בחשבון, הוא בעל חשיבות גדולה כאשר מבקשים להבין אי-יציבויות בהתפשטות סדקים; למשל, סדקים אשר מתפשטים לאורך מסלולים גליים או מפוצלים, על אף שאנו מצפים שיתפשטו לאורך מסלולים ישרים".

פרופ' בוכבינדר ושותפיו למחקר בחנו את מערכת הכוחות אשר פועלים בבסיס השבר או הסדק, ופיתחו תיאוריה חדשה שבאמצעותה אפשר להבין, לחשב ולחזות את התפתחות הסדק בתנאים פיסיקליים שונים. לתיאוריה זו עשויות להיות השלכות חשובות בחקר חומרים, ובהבנת הסיבות להיווצרות כשלים בהם.

בסרטון: התפתחות חוסר היציבות הגלית של סדקים אולטרה-מהירים, כפי שהתקבלה בחישוב על פי התיאוריה החדשה. המעבר בין מסלול ישר למסלול גלי מתרחש כאשר עוברים סף מהירות קריטי (כ-92% ממהירות של גלים אלסטיים). התוצאה התיאורטית תואמת לתוצאה שהתקבלה בניסוי. הקו השחור מייצג את פני השטח של הסדקים. 

בסרטון: גלגולו של סדק בג'ל שביר. הסרטון באדיבות ד"ר אריאל ליבנה, תמר גולדמן ופרופ' ג'אי פיינברג מהאוניברסיטה העברית

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדובר - מכון ויצמן למדע
08-9343856 news@weizmann.ac.il

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם