Un faible rapport poids/résistance n’est pas seulement souhaitable dans le gymnase. Le rapport poids/résistance, lorsqu’il s’agit de décrire un matériau, établit un lien entre la densité du matériau et sa capacité à résister à une déformation permanente ou à une fracture sous pression. Les faibles valeurs du rapport indiquent que le matériau est léger mais qu’il peut supporter des charges importantes. Les valeurs élevées décrivent des matériaux lourds qui se déforment ou se cassent facilement. Le rapport poids/résistance est généralement utilisé sous une forme inverse en tant que rapport résistance/poids ; il est alors appelé la résistance spécifique du matériau.
Mesurer 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 indiquez la masse en grammes (g) ou en kilogrammes (kg). Pour convertir la masse de 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 calculer le volume à partir des dimensions. Par exemple, si le matériau a la forme d’un cube avec des longueurs latérales de 1cm, le volume du cube est égal à la longueur latérale cubée : 1 x 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. Mesurer le niveau d’eau dans un cylindre gradué 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 10 cm^3 et le niveau d’eau après l’ajout de l’échantillon est de 15 cm^3, le volume de l’échantillon est de cinq centimètres cubes : 15 – 10 = 5. Convertir les volumes donnés en centimètres cubes en mètres cubes en 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.
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 de rotation 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 à partir de 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.
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