Anar al contingut

Resistència específica

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

La resistència específica (o resistència específica a la tracció) d'un material (o d'un múscul) és la resistència (força per unitat d'àrea al fallo) dividida pel seu densitat. També es coneix com a relació resistència-pese, relació força-pes o relació resistència-massa. En aplicacions de fibres o textils, la tenacitat és la mida habitual de la resistència específica. L'unitat del Sistema Internacional per a la resistència específica és Pa·m3/kg, o N·m/kg, que és dimensionalmente equivalent a m2/s2, encara que esta última forma s'utilisa rarament. La resistència específica té les mateixes unitats que l'energia específica, i està relacionada en l'energia específica màxima de rotació que un objecte pot tindre sense desintegrar-se per la força centrífuga.

Una atra forma d'expressar la resistència específica és la llongitut de trencament o llongitut de autosoporte: la llongitut màxima d'una columna vertical del material (suponent una secció travessera fixa) que podria sostindre el seu propi pes quan està soportada únicament des de la part superior. Per a esta medició, el pes es definix com la força de la gravetat en la superfície terrestre (gravetat estàndar, 9,80665 m/s2) aplicada a tota la llongitut del material, sense disminuir en l'altura. Este us és més comú en certes aplicacions especialisades de fibres o textils.

Els materials en major resistència específica solen ser fibres com la fibra de carbono, la fibra de vidre i varis polímero, i s'utilisen freqüentment per a fabricar material composts (per eixemple, fibra de carbono-epoxi). Estos materials, junt en uns atres com el titani, l'alumini, el magnesi i les aleacions d'acer d'alta resistència, s'ampren àmpliament en l'indústria aeroespacial i en atres aplicacions a on l'aforro de pes justifica el major cost del material.

És important notar que la resistència i la rigidea són propietats distintes. Abdós són fonamentals en el disseny d'estructures eficients i segures.

Càlcul de la llongitut de trencament

[editar | editar còdic]
L=Tsgρ

a on:

  • L és la llongitut,
  • Ts és la resistència a la tracció,
  • ρ és la densitat,
  • g és l'acceleració deguda a la gravetat (≈ 9.8 m/s2)

Eixemples

[editar | editar còdic]
Resistència específica a la tracció de diversos materials
Material Resistència a la tracció
(MPa)		 Densitat
(g/cm3)		 Resistència específica
(kN·m/kg)		 Llongitut de trencament
(km)		 Font
Formigó 2–5 2,30 0,87–2,17 0,09–0,22 Plantilla:CN
Polioximetileno (POM) 69 1,42 49 4,95 [1]
Caucho 15 0,92 16,3 1,66 Plantilla:CN
Coure 220 8,92 24,7 2,51 Plantilla:CN
Polipropileno (PP) 25–40 0,90 28–44 2,8–4,5 [2]
Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) 41–45 1,05 39–43 — [3]
Tereftalato d'polietileno (PET) 80 1,3–1,4 57–62 — [4]
Corda de piano (acer ASTM 228) 1590–3340 7,8 204–428 — [5]
Àcit poliláctico (PLA) 53 1,24 43 — [6]
Acer al carbono baix (AISI 1010) 365 7,87 46,4 4,73 [7]
Acer inoxidable (304) 505 8,00 63,1 6,4 [8]
Acer maraging (18Ni(350)) 2450 8,2 299 30,5 [9]
Latón 580 8,55 67,8 6,91 [10]
Nailon 78 1,13 69 7,04 [11]
Titani 344 4,51 76 7,75 [12]
Acer CrMo (4130) 560–670 7,85 71–85 7,27–8,70 [13][14]
Aleació d'alumini (6061-T6) 310 2,70 115 11,70 [15]
Roure 90 0,69–0,78 115–130 12–13 [16]
Inconel (X-750) 1250 8,28 151 15,4 [17]
Aleació de magnesi 275 1,74 158 16,1 [18]
Aleació d'alumini (7075-T6) 572 2,81 204 20,8 [19]
Pi (pi blanc de l'est americà) 78 0,35 223 22,7 [20]
Aleació de titani (Beta C) 1250 4,81 260 26,5 [21]
Bainita 2500 7,87 321 32,4 [22]
Material compost celular reversible 0,073 0,0072 10 139 1035 [23][24]
Metamaterial mecànic autoreprogramable 0,01117 0,0103 1 084 111 [25]
Fusta de bassa 73 0,14 521 53,2 [26]
Compost de fibra de carbono-epoxi 1240 1,58 785 80,0 [27]
Seda d'aranya 1400 1,31 1 069 109 Plantilla:CN
Fibra de carbur de silici 3440 3,16 1 088 110 [28]
Fil de nanotubos de carbono Miralon série C 1375 0,7–0,9 1 100 112 [29]
Fibra de vidre 3400 2,60 1 307 133 [30]
Fibra de basalt 4840 2,70 1 790 183 [31]
Bigots monocristalinos de ferro de 1 μm 14 000 7,87 1 800 183 [22]
Vectran 2900 1,40 2 071 211 [30]
Fibra de carbono (AS4) 4300 1,75 2 457 250 [30]
Kevlar 3620 1,44 2 514 256 [32]
Dyneema (UHMWPE) 3600 0,97 3 711 378 [33]
Zylon 5800 1,54 3 766 384 [34]
Fibra de carbono (Toray T1100G) 7000 1,79 3 911 399 [35]
Nanotubo de carbono (vore nota avall) 62 000 0,037–1,34 46 268 – N/D 4716 – N/D [36][37]
Tubo de carbono colossal 6900 0,116 59 483 6066 [38]
Grafeno 130 500 2,090 62 453 6366 [39]
Llímit fonamental — — 9×1013 9.2×1012 [40]

Les senyes d'esta taula corresponen als millors casos coneguts i es presenten en fins ilustrativos aproximats.


Nota: Els nanotubos de carbono multi-paret tenen la major resistència a la tracció jamai medida en qualsevol material, en valors de laboratori de 63 GPa,[36] encara molt per baix del seu llímit teòric de 300 GPa. Les primeres cordes de nanotubos (de 20 mm de llarc) la resistència del qual a la tracció es va publicar (en 2000) tenien una resistència de 3,6 GPa, també molt per baix del seu llímit teòric.[41] La densitat varia segons el método de fabricació, i el valor més baix reportat és 0,037 o 0,55 (sòlit).[37]

Vore també

[editar | editar còdic]

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ «Acetal Polyoxymethylene Homopolymer - POM» (en en). AZoM.com. Archivat des d'el original, el 22 de juliol de 2020. Consultat el 22 de juliol de 2020.
  2. ↑ «Polypropylene - online catalogue source» (en en). Archivat des d'el original, el 7 d'agost de 2018. Consultat el 24 d'abril de 2017.
  3. ↑ «Polyacrylonitrile-butadiene-styrene» (en en). Archivat des d'el original, el 20 de decembre de 2018. Consultat el 29 de juliol de 2018.
  4. ↑ «Polyethylene terephthalate» (en en). Archivat des d'el original, el 17 d'abril de 2019. Consultat el 29 de juliol de 2018.
  5. ↑ «ASTM A228 Steel (UNS K08500)» (en en). Archivat des d'el original, el 19 de giner de 2019. Consultat el 17 de giner de 2019.
  6. ↑ «Polylactic acid - Biopolymer» (en en). Archivat des d'el original, el 29 de juliol de 2018. Consultat el 29 de juliol de 2018.
  7. ↑ «AISI 1010 Steel, cold drawn» (en en). Archivat des d'el original, el 18 d'abril de 2018. Consultat el 20 d'octubre de 2015.
  8. ↑ «ASM Material Data Sheet» (en en). Archivat des d'el original, el 1 d'octubre de 2018. Consultat el 20 d'octubre de 2015.
  9. ↑ «SSA Corp Maraging Data Sheet» (en en).
  10. ↑ «Properties of Copper Alloys» (en en). Archivat des d'el original, el 30 de març de 2019. Consultat el 17 d'abril de 2006.
  11. ↑ «Polyamide - Nylon 6» (en en). Archivat des d'el original, el 17 d'abril de 2019. Consultat el 24 d'abril de 2017.
  12. ↑ «ASM Material Data Sheet» (en en). Archivat des d'el original, el 22 de març de 2019. Consultat el 14 de novembre de 2016.
  13. ↑ «ASM Material Data Sheet» (en en). Archivat des d'el original, el 6 d'abril de 2019. Consultat el 18 d'agost de 2016.
  14. ↑ «ASM Material Data Sheet» (en en). Archivat des d'el original, el 15 de març de 2012. Consultat el 18 d'agost de 2016.
  15. ↑ «ASM Material Data Sheet» (en en). Archivat des d'el original, el 22 d'octubre de 2018. Consultat el 18 d'agost de 2016.
  16. ↑ «Environmental data: Oak wood» (en en). Archivat des d'el original, el 9 d'octubre de 2007. Consultat el 17 d'abril de 2006.
  17. ↑ «ASM Material Data Sheet» (en en). Archivat des d'el original, el 4 d'octubre de 2018. Consultat el 20 d'octubre de 2015.
  18. ↑ «eFunda: Typical Properties of Magnesium Alloys» (en en). Archivat des d'el original, el 30 de giner de 2020. Consultat el 1 d'octubre de 2021.
  19. ↑ «ASM Material Data Sheet» (en en). Archivat des d'el original, el 16 d'octubre de 2018. Consultat el 20 d'octubre de 2015.
  20. ↑ «American Eastern White Pine Wood» (en en). Archivat des d'el original, el 8 de decembre de 2019. Consultat el 8 de decembre de 2019.
  21. ↑ «AZo Materials Data Sheet» (en en). Archivat des d'el original, el 23 de juny de 2017. Consultat el 14 de novembre de 2016.
  22. ↑ 22,0 22,1 52nd Hatfield Memorial Lecture: "Large Chunks of Very Strong Steel" per H. K. D. H. Bhadeshia 2005. en archive.is
  23. ↑ «Toylike blocks make lightweight, strong structures» (en en-us). Consultat el 21 de març de 2024.
  24. ↑ 341(6151)
    1181–1182.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.1243996.
  25. ↑ «Building robots for "Zero Mass" space exploration» (en en-us). Ars Technica. Consultat el 21 de març de 2024.
  26. ↑ «MatWeb – The Online Materials Information Resource» (en en). Archivat des d'el original, el 2 d'abril de 2015. Consultat el 29 de juny de 2009.
  27. ↑ McGRAW-HILL ENCYCLOPEDIA OF Science & Technology, 8.ª edició, (c)1997, vol. 1 p 375
  28. ↑ «Specialty Materials, Inc SCS Silicon Carbide Fibers» (en en). Archivat des d'el original, el 4 d'abril de 2018. Consultat el 17 d'abril de 2006.
  29. ↑ NanoComp Technologies Inc.. «Miralon Yarn» (en en). Archivat des d'el original, el 20 de decembre de 2018. Consultat el 19 de decembre de 2018.
  30. ↑ 30,0 30,1 30,2 «Vectran» (en en). Vectran Fiber, Inc.. Archivat des d'el original, el 8 de juliol de 2019. Consultat el 12 de juny de 2017.
  31. ↑ «RWcarbon.com – The Source for BMW & Mercedes Carbon Fiber Aero Parts» (en en). Archivat des d'el original, el 3 de maig de 2019. Consultat el 1 d'octubre de 2021.
  32. ↑ «Network Group for Composites in Construction: Introduction to Fibre Reinforced Polymer Composites» (en en). Archivat des d'el original, el 18 de giner de 2006. Consultat el 17 d'abril de 2006.
  33. ↑ «Dyneema Fact sheet» (en en). DSM. Archivat des d'el original, el 8 d'agost de 2019. Consultat el 23 de maig de 2016.
  34. ↑ Toyobo Co., Ltd.. «ザイロン®(PBO 繊維)技術資料 (2005)» (PDF descargable gratuït). Archivat des d'el original, el 26 d'abril de 2012.
  35. ↑ Toray Composites Materials America, Co., Ltd.. «T1100S, INTERMEDIATE MODULUS CARBON FIBER» (PDF descargable gratuït). Archivat des d'el original, el 13 de juliol de 2021. Consultat el 29 de juny de 2021.
  36. ↑ 36,0 36,1 Science.287(5453)
    637–640.doi:10.1126/science.287.5453.637.
  37. ↑ 37,0 37,1 K.Hata (2007). «From highly efficient impurity-free CNT synthesis to DWNT forests, CNT solids, and super-capacitors», From Highly Efficient Impurity-Free CNT Synthesis to DWNT forests, CNTsolids and Super-Capacitors (en en), pp. 64791L. doi:10.1117/12.716279.
  38. ↑ (2008).Phys. Rev. Lett..101(14)doi:10.1103/PhysRevLett.101.145501.
  39. ↑ «2010 Nobel Physics Laureates» (en en). nobelprize.org. Archivat des d'el original, el 1 de juliol de 2018. Consultat el 28 de març de 2019.
  40. ↑ (2013).Physical Review Letters.111(21)doi:10.1103/PhysRevLett.111.211301.
  41. ↑ (2000).Applied Physics Letters.77(20)
    3161–3163.doi:10.1063/1.1324984.


Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Resistència_específica&oldid=783352»