Un faible rapport poids/résistance n'est pas seulement souhaitable dans le gymnase. Le rapport poids/résistance, lorsqu'il est descriptif d'un matériau, relie la densité du matériau à sa capacité à résister à une déformation permanente ou à une rupture sous pression. Les valeurs de faible rapport indiquent que le matériau est léger mais peut supporter une charge importante. 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; on l'appelle alors la résistance spécifique du matériau.
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 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 0,009014 kg: 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 se présente sous la forme d'un cube dont les côtés mesurent 1 cm, le volume du cube est égal à la longueur des côtés au cube: 1 x 1 x 1 = 1 cm^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 plongé l'échantillon dans l'eau. Le changement de niveau d'eau est équivalent 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. Convertissez les volumes donnés en centimètres cubes en mètres cubes en divisant par 1 x 10^6. Par exemple, un volume de 5 cm^3 équivaut à 5 x 10^-6 m^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 retournement du matériau courbe contrainte-déformation en traçant la courbe contrainte-déformation du matériau jusqu'à ce que la courbe atteigne sa Le point le plus élevé. La valeur lue sur l'axe des contraintes, ou axe des y, est la résistance ultime du matériau.
Divisez 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 4507 kg/m^3. Le rapport poids/résistance pour le titane est de 1,04 x 10^-5 kg/Nm: 4507/434 x 10^6 = 1,04 x 10^-5.