# לפני שהחומר נשבר: הסדק הזעיר שזוחל לאט – ואז מזנק

> מחקר בהובלת חוקרים מהאוניברסיטה העברית מראה כי שבר פתאומי אינו מתחיל בהכרח בסדק שמתפרץ מיד. תחילה נוצר אזור שבור זעיר שיכול להתקדם באיטיות רבה; רק לאחר שהוא מתפשט דרך עובי החומר מתחילה ההאצה הדרמטית של הסדק

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/slow-crack-nucleation-before-sudden-fracture
- Author: אבי בליזובסקי
- Published: 2026-09-08T08:56:00+03:00
- Modified: 2026-09-07T20:04:08+03:00
- Sections: ננו חומרים
- Topics: Physical Review Letters, ג'יי פיינברג, האוניברסיטה העברית, מדעי החומרים, מכניקת שברים, סדקים, פיזיקה, רעידות אדמה, שברים

## Article

מחקר בהובלת חוקרים מהאוניברסיטה העברית מראה כי שבר פתאומי אינו מתחיל בהכרח בסדק שמתפרץ מיד. תחילה נוצר אזור שבור זעיר שיכול להתקדם באיטיות רבה; רק לאחר שהוא מתפשט דרך עובי החומר מתחילה ההאצה הדרמטית של הסדק סדקים מתחילים לאט ואחר כך מתרחבים במהירות. איור: final-high-resolution Jay Fineberg Credit Miglė Anušauskaitė כשמסך זכוכית נסדק, כוס נשברת או רכיב מכני קורס, האירוע נראה כמעט מיידי. אלא שמחקר חדש מראה כי מאחורי רגע השבירה המהיר עשוי להסתתר תהליך איטי בהרבה, שכמעט אי אפשר להבחין בו בעין. החוקרים יובל פז ופרופ' ג'יי פיינברג ממכון רקח ל[פיזיקה](https://www.hayadan.org.il/topic/%d7%a4%d7%99%d7%96%d7%99%d7%a7%d7%94) באוניברסיטה העברית, יחד עם מנג ואנג מהמכון הטכנולוגי של בייג'ינג ומוח'תאר אדה־בדיה מ־CNRS ומ־ENS בליון, עקבו אחר תחילת היווצרותם של [סדקים](https://www.hayadan.org.il/topic/%d7%a1%d7%93%d7%a7%d7%99%d7%9d) בחומרים תלת־ממדיים. [המחקר, שפורסם ב־Physical Review Letters](https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/jxfm-6xhn), מציע הרחבה לתיאוריה הקלאסית של מכניקת השבר ומחבר בין שלושה שלבים: היווצרות הסדק, זחילה איטית שלו ולבסוף שבר מהיר. ## השלב שחסר בתיאוריה הקלאסית מכניקת השבר האלסטית הליניארית, LEFM, מתארת היטב מה קורה לסדק שכבר החל לנוע במהירות בחומר. אחת מאבני היסוד של התחום היא רעיון הקשור לעבודתו של אלן גריפית מראשית המאה ה־20: לסדק יש גודל קריטי שמעליו הוא עלול להפוך לבלתי יציב ולהמשיך להתפשט. אבל השאלה כיצד מגיע הסדק מלכתחילה למצב הזה נותרה קשה יותר. גם במחקרים קודמים של קבוצתו של פיינברג התברר שהאזור שבו מתחיל השבר מורכב יותר מכפי שחזו המודלים. ב־2021 דיווחנו בידען על [מחקר שחשף התנהגות בלתי צפויה בסביבה המיקרוסקופית של קצה הסדק](https://www.hayadan.org.il/%D7%AA%D7%95%D7%A6%D7%90%D7%95%D7%AA-%D7%9E%D7%A4%D7%AA%D7%99%D7%A2%D7%95%D7%AA-%D7%9E%D7%97%D7%A7%D7%A8-%D7%91%D7%A8%D7%90%D7%A9%D7%95%D7%AA-%D7%A4%D7%A8%D7%95%D7%A4-%D7%92%D7%90%D7%99-%D7%A4). המחקר החדש מתמקד בשלב מוקדם עוד יותר: הרגע שבו האזור השבור נולד. ## לא קו – אלא כתם זעיר בניסוי התברר שהשבר אינו מתחיל בהכרח כסדק הקווי שאנחנו רגילים לדמיין. כאשר המאמץ בחומר מגיע לערך קריטי, יכול להיווצר בתוכו אזור שבור דו־ממדי קטן מאוד. במונחים של החוקרים זהו שלב הנוקליאציה – היווצרותו הראשונית של גרעין השבר. האזור הזה יכול להופיע כשהוא קטן מהאורך הקריטי שהיה צפוי על פי התיאור הקלאסי של גריפית. במקום להתפרץ מיד, הוא מתחיל להתפשט באיטיות. החוקרים מכנים את השלב הזה זחילה – creep. מהירותו נמוכה בסדרי גודל ממהירות גלי ריילי בחומר – המהירות האופיינית המשמשת קנה מידה ל[שברים](https://www.hayadan.org.il/topic/%d7%a9%d7%91%d7%a8%d7%99%d7%9d) דינמיים. כלומר, במשך חלק משמעותי מן התהליך, השבר כבר התחיל – אבל עדיין לא נראה כמו השבר המהיר שאנחנו רואים בסוף. ## העובי של החומר הוא המפתח נקודת המפנה מגיעה כאשר האזור הסדוק גדל עד שממדיו נעשים דומים לעובי הלוח שבו הוא מתפתח. אז מתרחש שינוי גאומטרי מהותי. האזור השבור הדו־ממדי נעשה סדק החוצה למעשה את עובי הדגימה. מאותו רגע התיאור חוזר להיות דומה הרבה יותר לסדק הקווי המוכר ממכניקת השבר הקלאסית. ורק אז מגיעה ההאצה. הסדק עובר מן הזחילה האיטית להתפשטות דינמית מהירה מאוד דרך החומר. במילים אחרות, מה שנראה מבחוץ כרגע פתאומי של "שבירה" הוא למעשה השלב האחרון בתהליך שהתחיל קודם לכן. ## לא מבטלים את גריפית – מרחיבים אותו הממצאים אינם מבטלים את מכניקת השבר הקלאסית. להפך: לאחר שהסדק חוצה את עובי החומר ומתחיל לנוע במהירות, התיאור הקלאסי ממשיך לעבוד היטב. החידוש הוא חיבור השלב המוקדם לתמונה הזאת. המודל החדש מרחיב את LEFM כך שיביא בחשבון את הגאומטריה הדו־ממדית של האזור הסדוק ואת עוביו הסופי של החומר. החוקרים מדווחים כי המסגרת המורחבת מתארת באופן כמותי גם את שלב היווצרות הסדק, גם את הזחילה וגם את המעבר לשבר הדינמי. ([APS Journals][1]) העובדה שעובי החומר עצמו משתתף בקביעת נקודת המעבר היא חשובה במיוחד, משום שחומרים ממשיים אינם קווים או משטחים מתמטיים אלא גופים תלת־ממדיים. כבר ב־2015 תיארנו בידען כיצד [ניסויים ביריעות ג'ל במעבדתו של פיינברג מאפשרים להאט את התפשטות הסדקים ולחקור את הפיזיקה שלהם](https://www.hayadan.org.il/john-mikulinski-classical-physics-0503158). ## האם אפשר לזהות שבר לפני הקריסה? אם חלק משמעותי מתהליך השבר אכן מתרחש בשלב זחילה איטי, הדבר מעלה אפשרות מעניינת: אולי במקרים מסוימים אפשר יהיה לחפש סימנים מוקדמים לכשל עוד לפני שהסדק מגיע לשלב ההאצה המסוכן. אין פירוש הדבר שהמחקר כבר מספק מערכת התרעה מעשית לגשרים, מטוסים או מבנים. בין ניסוי מבוקר במעבדה לבין חומר מורכב בעולם האמיתי יש הבדל גדול. אבל הוא משנה את השאלה שאולי צריך לשאול. במקום לחפש רק סדקים גדולים שכבר מתקרבים לכשל, ייתכן שיהיה חשוב להבין גם כיצד נוצרים ומתפתחים האזורים הזעירים והאיטיים שמקדימים אותם. ## ומה הקשר לרעידות אדמה? קבוצתו של פיינברג חוקרת במשך שנים גם את פיזיקת החיכוך ואת תחילתם של אירועי החלקה. כבר ב־2010 דיווחנו על [מחקר מהאוניברסיטה העברית שהשתמש ב"רעידות אדמה" מעבדתיות כדי להבין כיצד מתחילה החלקה בין משטחים](https://www.hayadan.org.il/friction-as-a-key-to-understand-earthqukes-0803106). המחקר הנוכחי עוסק בשבר מתיחה ולא ברעידת אדמה ממשית, ולכן אין להסיק ממנו שנמצא מנגנון לחיזוי [רעידות אדמה](https://www.hayadan.org.il/topic/%d7%a8%d7%a2%d7%99%d7%93%d7%95%d7%aa-%d7%90%d7%93%d7%9e%d7%94). עם זאת, החוקרים מציינים כי יש דמיון פיזיקלי בין היווצרות סדקים לבין תהליכי שבר והחלקה לאורך ממשקים מתחככים. לכן המסגרת החדשה עשויה לסייע גם להבנת האופן שבו אירועי החלקה מתחילים ומתפתחים. מחקר קודם של הקבוצה עסק במפורש ב["נקודת הנוקליאציה" של אירועי חיכוך והקשר האפשרי שלה לרעידות אדמה](https://www.hayadan.org.il/%D7%9C%D7%94%D7%9B%D7%99%D7%A8-%D7%90%D7%AA-%D7%A0%D7%A7%D7%95%D7%93%D7%AA-%D7%94%D7%A0%D7%95%D7%A7%D7%9C%D7%99%D7%90%D7%A6%D7%99%D7%94-%D7%9E%D7%97%D7%A7%D7%A8-%D7%97%D7%93%D7%A9-%D7%9E%D7%94). ## השבר הפתאומי מתחיל לאט המשמעות העיקרית של המחקר היא שינוי בתמונה האינטואיטיבית של השבר. אנחנו רואים את הרגע שבו החומר קורס – אבל זה אינו בהכרח הרגע שבו תהליך הכשל מתחיל. לפני השבר המהיר יכול להיווצר כתם זעיר של חומר שכבר נשבר. הוא מתרחב לאט, משנה את הגאומטריה שלו ורק כאשר הוא חוצה את עובי החומר מתחיל השלב האלים והמהיר. המילישניות האחרונות אולי דרמטיות יותר. אבל מבחינה פיזיקלית, הסיפור התחיל קודם. ## שאלות ותשובות האם סדק מתחיל מיד לנוע במהירות גבוהה? לא בהכרח. במחקר נמצאו אזורים שבורים זעירים שיכולים לעבור שלב של זחילה איטית לפני המעבר לשבר דינמי מהיר. מהו אורך גריפית? זהו קנה מידה קריטי במכניקת השבר הקלאסית, הקשור לגודל שממנו סדק עשוי להפוך לבלתי יציב ולהתפשט. המחקר החדש מראה כי נוקליאציה של אזור שבור יכולה להתחיל גם מתחת לאורך הזה כאשר המאמץ מגיע לסף מתאים. מה גורם לסדק להתחיל להאיץ? בניסויים נמצא קשר מרכזי לעובי החומר. כאשר האזור השבור גדל עד שהוא חוצה את עובי הדגימה, מתרחש מעבר גאומטרי ולאחריו הסדק יכול לעבור להתפשטות מהירה. האם המחקר מאפשר לחזות רעידות אדמה? לא. הוא עוסק בשבר מתיחה בתנאי מעבדה. עם זאת, החוקרים מצביעים על קשרים פיזיקליים לתהליכי החלקה וחיכוך, ולכן הממצאים עשויים לסייע בהבנת תחילתם של אירועי שבר גם במערכות אחרות. מקור מדעי: המאמר [Nucleation, Creep, and Dynamic Tensile Fracture Are Described by Extended LEFM](https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/jxfm-6xhn), מאת Yuval Paz, Meng Wang, Mokhtar Adda-Bedia ו־Jay Fineberg, פורסם ב־[Physical Review Letters](https://www.hayadan.org.il/topic/physical-review-letters), כרך 137, מאמר 106102, ב־4 בספטמבר 2026. ## עוד בנושא באתר הידען - [תוצאות מפתיעות במחקר על התנהגות סדקים](https://www.hayadan.org.il/%D7%AA%D7%95%D7%A6%D7%90%D7%95%D7%AA-%D7%9E%D7%A4%D7%AA%D7%99%D7%A2%D7%95%D7%AA-%D7%9E%D7%97%D7%A7%D7%A8-%D7%91%D7%A8%D7%90%D7%A9%D7%95%D7%AA-%D7%A4%D7%A8%D7%95%D7%A4-%D7%92%D7%90%D7%99-%D7%A4?utm_source=chatgpt.com) - [ניסויי מעבדה מאפשרים לחקור כיצד סדקים מתפשטים בחומרים](https://www.hayadan.org.il/john-mikulinski-classical-physics-0503158?utm_source=chatgpt.com) - [חיכוך כמפתח להבנת רעידות אדמה](https://www.hayadan.org.il/friction-as-a-key-to-understand-earthqukes-0803106?utm_source=chatgpt.com) - [נקודת השבירה: כיצד מתפתחים סדקים מהירים](https://www.hayadan.org.il/the-breaking-point-weizmann-1309179?utm_source=chatgpt.com) לפרסום המקורי: [פתיחת הפרסום המקורי](https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/jxfm-6xhn)

## Questions and answers

### האם אפשר לזהות שבר לפני הקריסה?

אם חלק משמעותי מתהליך השבר אכן מתרחש בשלב זחילה איטי, הדבר מעלה אפשרות מעניינת: אולי במקרים מסוימים אפשר יהיה לחפש סימנים מוקדמים לכשל עוד לפני שהסדק מגיע לשלב ההאצה המסוכן. אין פירוש הדבר שהמחקר כבר מספק מערכת התרעה מעשית לגשרים, מטוסים או מבנים. בין ניסוי מבוקר במעבדה לבין חומר מורכב בעולם האמיתי יש הבדל גדול. אבל הוא משנה את השאלה שאולי צריך לשאול.

### ומה הקשר לרעידות אדמה?

קבוצתו של פיינברג חוקרת במשך שנים גם את פיזיקת החיכוך ואת תחילתם של אירועי החלקה. כבר ב־2010 דיווחנו על מחקר מהאוניברסיטה העברית שהשתמש ב"רעידות אדמה" מעבדתיות כדי להבין כיצד מתחילה החלקה בין משטחים. המחקר הנוכחי עוסק בשבר מתיחה ולא ברעידת אדמה ממשית, ולכן אין להסיק ממנו שנמצא מנגנון לחיזוי רעידות אדמה.