logo

Wissenschaftsportal der Französischen Botschaft in Deutschland

mariane

Labors für Glaziologie und Umweltgeophysik

Einem Rätsel der Mechanik auf der Spur: Je größer eine Struktur desto geringer ihre Festigkeit

Große Strukturen zerbrechen bei – verhältnismäßig – geringeren Belastungen als kleinere Strukturen. Schon Leonardo Da Vinci interessierte sich für dieses Problem. Er führte Experimente mit Eisendrähten durch und stellte fest: Je länger der Draht, desto weniger Belastung ist notwendig, um den Draht zu zerbrechen. Die erste Erklärung für dieses überraschende Phänomen (es widersprach den klassischen Prinzipien der Mechanik) lieferten zunächst Edmé Mariotte (16. Jahrhundert) und später Waloddi Weibull (20. Jahrhundert) mit der Theorie vom “schwächsten Glied”, die sich auf alle mechanischen Teile anwenden lässt: Je länger die Kette, desto größer die Wahrscheinlichkeit ein “schwaches Glied” zu finden, das die gesamte Struktur gefährdet. Die Theorie geht davon aus, dass zwischen den einzelnen Gliedern keine mechanische Interaktion besteht, wodurch es zum sofortigen Bruch der gesamten Kette kommt, sobald die Struktur nur einen einzigen Riss aufweist. Diese Theorie gilt zweifellos für eindimensionale Strukturen, auf dreidimensionale Strukturen lässt sie sich jedoch schon nicht mehr so eindeutig anwenden.