Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Sådan beregnes en vægt-til-styrke-forhold

Et lavt vægt-til-styrke-forhold er ikke kun ønskeligt i gymnastiksalen. Vægt-til-styrkeforholdet, når det beskrives af et materiale, vedrører materialets massefylde til dets evne til at modstå permanent deformation eller brud under tryk. Low-ratio-værdier indikerer, at materialet er let, men kan bære betydelig belastning. Høje værdier beskriver tungt materiale, som deformeres eller brydes let. Vægt-til-styrke-forholdet anvendes typisk i en invers form som styrke-til-vægt-forholdet; det kaldes så materialets specifikke styrke.

Mål massen af ​​materialet ved hjælp af skalaen. Hvis du for eksempel bestemmer vægtforholdet mellem titanium, vejer titanen og rapporterer massen i gram (g) eller kilogram (kg). At omdanne titanmassen fra gram til kilo, divider massen med 1.000. Eksempelvis svarer en masse på 9.014 gram til 0,009014 kg: 9.014 /1000 = 0.009014.

Bestem materialets volumen. For regelmæssigt formede prøver skal du bruge en linjal til at måle dimensionerne af prøven og beregne volumenet fra målene. Hvis materialet f.eks. Er i form af en terning med sidelængder på 1 cm, svarer kubens volumen til sidelængden i kuberet: 1 x 1 x 1 = 1 cm ^ 3. For uregelmæssigt formede prøver kan volumenet opnås ved en proces med fluidforskydning. Mål vandstanden i en gradueret cylinder før og efter nedsænkning af prøven i vandet. Ændringen i vandniveau svarer til prøveens volumen i kubikcentimeter. F.eks. Hvis vandniveauet før prøveudtagning er 10 cm3 og vandniveauet efter tilsætning af prøven er 15 cm3, er prøvevolumenet fem kubikcentimeter: 15 - 10 = 5. Konverter volumener angivet i kubikcentimeter til kubikmeter ved at dividere med 1 x 10 ^ 6. For eksempel svarer et volumen på 5 cm3 til 5 x 10 ^ -6 m ^ 3: 5/1 x 10 ^ 6 = 5 x 10 ^ -6.

Beregn massens massefylde ved at dividere prøvenes masse ved dens volumen. For eksempel vil en titanprøve, der vejer 9.014 gram og optager to kubikcentimeter, have en densitet på 4,507 kg per meter kubet: 9.014 /1000 /(2/1 x 10 ^ 6) = 4507.

Bestem det ultimative Styrken af ​​materialet fra vendepunktet af materialets stress-belastningskurve ved at spore materialets spændingsstramningskurve, indtil kurven når sit højeste punkt. Værdien læst fra stress-aksen eller y-aksen er materialets endelige styrke.

Deltæthedet med den endelige styrke af prøven for at opnå materialets vægt-til-styrke-forhold . For eksempel har titan en ultimativ styrke på 434 x 10 ^ 6 N /m2 ^ og en densitet på 4507 kg /m ^ 3. Vægt-til-styrkeforholdet for titanium er 1,04 x 10 ^ -5 kg ​​/Nm: 4507/434 x 10 ^ 6 = 1,04 x 10 ^ -5.

Klik for at udvide hele teksten