1. Force de rupture pour un matériau:
* résistance à la traction: Il s'agit de la contrainte maximale qu'un matériau peut résister avant la rupture. Il s'exprime souvent en unités de pascaux (PA) ou de livres par pouce carré (PSI).
* zone de coupe transversale: C'est la zone perpendiculaire à la direction de la force appliquée.
* Formule: Force de rupture =résistance à la traction x zone transversale
Exemple: Si une barre d'acier a une résistance à la traction de 500 MPa (500 x 10 ^ 6 Pa) et une zone de section transversale de 1 cm ^ 2 (10 ^ -4 m ^ 2), la force de rupture serait:
Force de rupture =500 x 10 ^ 6 pa x 10 ^ -4 m ^ 2 =50 000 n
2. Force de rupture pour une corde ou un câble:
* Force de rupture: Il s'agit de la charge maximale qu'une corde ou un câble peut résister avant la rupture. Il est souvent spécifié par le fabricant.
* Formule: Force de rupture =force de rupture
3. Force de rupture pour un élément structurel:
* Contrainte et déformation: Cela implique de calculer la contrainte (force par unité de zone) et la déformation (déformation par unité de longueur) dans l'élément.
* Propriétés du matériau: Vous devrez connaître le module élastique du matériau (combien il s'étend sous contrainte) et la limite d'élasticité (le point où il commence à se déformer de façon permanente).
* Formules: Il existe des formules complexes utilisées en génie structurel qui prennent en compte la géométrie, les propriétés des matériaux et les conditions de chargement.
4. Force de rupture pour un corps en mouvement:
* énergie cinétique: Il s'agit de l'énergie du mouvement, calculée comme 1/2 * masse * vitesse ^ 2.
* Principe d'énergie de travail: Le travail effectué pour arrêter un objet en mouvement est égal à son énergie cinétique.
* Formule: Force de rupture x Distance =1/2 * Masse * Velocity ^ 2
Exemple: Une voiture avec une masse de 1000 kg se déplace à 20 m / s. Pour calculer la force de rupture nécessaire pour l'arrêter sur une distance de 50 m, nous pouvons utiliser le principe d'énergie de travail:
Force de rupture x 50 m =1/2 * 1000 kg * (20 m / s) ^ 2
Force de rupture =(1/2 * 1000 kg * (20 m / s) ^ 2) / 50 m =4000 n
Considérations importantes:
* Facteur de sécurité: Il est important d'utiliser un facteur de sécurité pour tenir compte des incertitudes et de s'assurer que l'objet ne se casse pas dans des conditions réelles. Il s'agit souvent d'un facteur de 2 ou 3, ce qui signifie que vous concevez pour une force de rupture beaucoup plus élevée que la charge attendue.
* charges dynamiques: Dans de nombreux cas, la force appliquée à un objet peut changer rapidement, conduisant à des effets dynamiques qui doivent être pris en considération.
* Conditions environnementales: Des facteurs tels que la température, l'humidité et la corrosion peuvent affecter la force de rupture d'un matériau.
En bref, le calcul de la force de rupture nécessite une attention particulière à la situation spécifique et aux propriétés physiques pertinentes. Si vous avez affaire à une situation complexe, il est toujours préférable de consulter un ingénieur qualifié.
