شیشه یک ماده سخت و شکننده است

شیشه یک ماده سخت و شکننده است. با این حال، تا زمانی که در دمای بالا ذوب شود، و سپس به سرعت از طریق سوراخ های کوچک به الیاف شیشه ای بسیار ظریف کشیده شود، این ماده بسیار انعطاف پذیر است. همان شیشه، چرا شیشه بلوک معمولی سخت و شکننده است، در حالی که شیشه فایبر نرم و سخت است؟ در واقع می توان این را با توجه به اصول هندسی به خوبی توضیح داد.
تصور کنید یک چوب را خم کنید (با فرض شکسته نشدن)، سپس قسمت‌های مختلف چوب به درجات مختلف تغییر شکل می‌دهند، به‌ویژه، بیرون کشیده شده، داخل فشرده شده است و اندازه محور تقریباً بدون تغییر است. هنگامی که در یک زاویه خم می شود، هرچه چوب نازک تر باشد، میزان کشش خارجی کمتر و میزان فشرده سازی داخلی کمتر است. به عبارت دیگر، هر چه نازک‌تر باشد، درجه تنش موضعی یا تغییر شکل فشاری تحت همان درجه خمشی کمتر می‌شود. هر ماده ای می تواند درجات خاصی از تغییر شکل مداوم را متحمل شود، حتی شیشه نیز از این قاعده مستثنی نیست، اما حداکثر تغییر شکلی که مواد شکننده می توانند تحمل کنند، کوچکتر از مواد انعطاف پذیر است. هنگامی که الیاف شیشه به اندازه کافی نازک است، حتی اگر درجه زیادی از خمش رخ دهد، تغییر شکل کششی یا فشاری موضعی آن بسیار کوچک است، در محدوده باربری ماده، بنابراین نمی شکند.
مشاهده می شود که چقرمگی و شکنندگی مواد مطلق نیست. عملکرد یک ماده تنها به ترکیب و ساختار داخلی آن مربوط نیست، بلکه به مقیاس آن نیز مرتبط است. علاوه بر این، به عواملی مانند حالت تحمل نیرو نیز مرتبط است. به عنوان مثال، بسیاری از مواد تحت تأثیر خارجی بسیار آهسته به صورت سیال عمل می کنند و در اثر عملکرد سریع خارجی مانند اجسام صلب رفتار می کنند. بنابراین، هنگام تجزیه و تحلیل خواص مواد، لازم است کاربرد خاص یا سناریوهای تحت تأثیر را نیز در نظر بگیرید.