Kodėl stiklo pluoštas yra minkštas ir kietas

Stiklas yra kieta ir trapi medžiaga. Tačiau tol, kol ji išlydoma aukštoje temperatūroje, o paskui per mažas skylutes greitai ištraukiama į labai smulkius stiklo pluoštus, ši medžiaga yra labai lanksti. Tas pats stiklas, kodėl įprastas blokinis stiklas yra kietas ir trapus, o stiklo pluoštas minkštas ir kietas? Tiesą sakant, tai galima gerai paaiškinti pagal geometrinius principus.
Įsivaizduokite, lenkdami lazdą (darant prielaidą, kad ji nėra sulūžusi), tada skirtingos lazdos dalys deformuosis įvairiais laipsniais, konkrečiai - išorė ištempta, vidus suspaustas, o ašies dydis beveik nepakitęs. Lenkiant tuo pačiu kampu, kuo plonesnė lazda, tuo mažesnis išorinio tempimo laipsnis ir mažesnis vidinio suspaudimo laipsnis. Kitaip tariant, kuo plonesnis, tuo mažesnis vietinio įtempimo arba gniuždymo deformacijos laipsnis esant tuo pačiu lenkimo laipsniui. Bet kuri medžiaga gali patirti tam tikrą nuolatinę deformaciją, net stiklas nėra išimtis, tačiau didžiausia deformacija, kurią gali atlaikyti trapios medžiagos, yra mažesnė nei kaliųjų medžiagų. Kai stiklo pluoštas yra pakankamai plonas, net ir esant dideliam lenkimo laipsniui, jo vietinė tempimo arba gniuždymo deformacija yra labai maža, atitinkanti medžiagos guolių diapazoną, todėl jis nesutrūks.
Matyti, kad medžiagų kietumas ir trapumas nėra absoliutus. Medžiagos eksploatacinės savybės yra susijusios ne tik su jos vidine sudėtimi ir struktūra, bet ir su jos mastu. Be to, tai taip pat susiję su tokiais veiksniais kaip jėgos guolio režimas. Pavyzdžiui, daugelis medžiagų, veikiant labai lėtam išoriniam poveikiui, elgiasi kaip skystos, o veikiant greitai išoriniam poveikiui – kaip standūs kūnai. Todėl, analizuojant medžiagos savybes, taip pat būtina atsižvelgti į konkretų naudojimą arba paveiktus scenarijus.