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Comment calculer un rapport poids/résistance

Un faible rapport poids/résistance n'est pas seulement souhaitable en salle de sport. Le rapport poids/résistance, lorsqu'il décrit un matériau, met en relation la densité du matériau et sa capacité à résister à une déformation permanente ou à une fracture sous pression. Les valeurs faibles du rapport indiquent que le matériau est léger mais peut supporter une charge importante. Des valeurs élevées décrivent des matériaux lourds qui se déforment ou se cassent facilement. Le rapport poids-résistance est généralement utilisé sous une forme inverse du rapport résistance-poids ; on parle alors de la résistance spécifique du matériau.

  • Un faible rapport poids-résistance n'est pas seulement souhaitable dans les salles de sport.
  • Le rapport poids-résistance, lorsqu'il décrit un matériau, met en relation la densité du matériau et sa capacité à résister à une déformation permanente ou à une fracture sous pression.

Mesurez la masse du matériau à l'aide de la balance. Par exemple, si vous déterminez le rapport poids/résistance du titane, pesez le titane et rapportez la masse en grammes (g) ou en kilogrammes (kg). Pour convertir la masse du titane de grammes en kilogrammes, divisez la masse par 1 000. Par exemple, une masse de 9,014 grammes équivaut à 0,009014kg : 9,014/1000 = 0,009014.

Déterminer le volume du matériau. Pour les échantillons de forme régulière, utilisez une règle pour mesurer les dimensions de l'échantillon et calculez le volume à partir de ces dimensions. Par exemple, si le matériau a la forme d'un cube dont la longueur des côtés est de 1cm, le volume du cube est égal à la longueur des côtés cubée : 1 x 1 x 1 = 1cm^3. Pour les échantillons de forme irrégulière, le volume peut être obtenu par un processus de déplacement de fluide. Mesurez le niveau d'eau dans une éprouvette graduée avant et après avoir immergé l'échantillon dans l'eau. La variation du niveau d'eau est équivalente au volume de l'échantillon en centimètres cubes. Par exemple, si le niveau d'eau avant l'ajout de l'échantillon est de 10cm^3 et que le niveau d'eau après l'ajout de l'échantillon est de 15cm^3, le volume de l'échantillon est de cinq centimètres cubes : 15 - 10 = 5. Convertissez les volumes donnés en centimètres cubes en mètres cubes en les divisant par 1 x 10^6. Par exemple, un volume de 5cm^3 est égal à 5 x 10^-6m^3 : 5/1 x 10^6 = 5 x 10^-6.

  • Déterminer le volume du matériau.
  • Pour les échantillons de forme régulière, utiliser une règle pour mesurer les dimensions de l'échantillon et calculer le volume à partir des dimensions.

Calculer la densité du matériau en divisant la masse de l'échantillon par son volume. Par exemple, un échantillon de titane qui pèse 9,014 grammes et occupe deux centimètres cubes aura une densité de 4,507 kilogrammes par mètre cube : 9,014/1000/(2/1 x 10^6) = 4507.

Déterminer la résistance ultime du matériau à partir du point d'inflexion de la courbe contrainte-déformation du matériau en traçant la courbe contrainte-déformation du matériau jusqu'à ce que la courbe atteigne son point le plus haut. La valeur lue sur l'axe des contraintes, ou axe des y, est la résistance ultime du matériau.

  • Calculer la densité du matériau en divisant la masse de l'échantillon par son volume.
  • La valeur lue sur l'axe des contraintes, ou axe des y, est la résistance ultime du matériau.

Diviser la densité par la résistance ultime de l'échantillon pour obtenir le rapport poids/résistance du matériau. Par exemple, le titane a une résistance ultime de 434 x 10^6 N/m^2, et une densité de 4507kg/m^3. Le rapport poids/résistance du titane est de 1,04 x 10^-5kg/Nm : 4507/434 x 10^6= 1,04 x 10^-5.

Par Child Chew

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