¿Por qué torcer/trenzar hebras de cuerda en una cuerda la hace más fuerte?

Actualmente estoy haciendo un experimento en el que mido la fuerza necesaria para extender dos trozos de cuerda paralelos a una distancia determinada. La variable independiente que estoy cambiando es la cantidad de veces que las dos cuerdas se retuercen entre sí.

Obtuve un gráfico lineal positivo bastante bueno, pero no sé cómo explicarlo matemáticamente con física. Sé que tiene algo que ver con el acortamiento de la cuerda y las fuerzas normales, pero parece que no puedo encontrar una ecuación para expresar el gráfico.

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¿A qué te refieres con más fuerte? ¿Esfuerzo para romper la cuerda o un esfuerzo mayor para producir una deformación dada?
Supongo que en realidad no estoy midiendo la fuerza. Más como la fuerza requerida para extenderlo a una distancia determinada. El gancho de mi foto está conectado a un newton metro.
La resistencia de la cuerda o de la cuerda trenzada generalmente se interpretaría como el esfuerzo requerido para romper la cuerda. Parece estar midiendo la fuerza requerida para producir una cierta cantidad de deformación, que será algo yo i k mi un módulo de Young. Sospecho que en su configuración, lo que terminará midiendo es el efecto que tiene la fuerza al estirar los giros que forman la trenza. (Más precisamente, reduciendo el giro por unidad de longitud) Esto, dice mi intuición, sufrirá de histéresis.
Sufre de histéresis hasta cierto punto, así que mantengo el tiempo de tensión al mínimo y lo cambio entre pruebas. Youngs Modulus parece muy prometedor, pero parece ignorar toda la parte normal de fuerza / fricción que creo que introduciría la torsión. Gracias por las respuestas hasta ahora, han sido estimulantes.
¿Es posible que pueda usar el valor de fuerza que obtengo de Youngs Modulus para resolver el componente que estaría aplicando la fuerza normal y, por lo tanto, la fricción?
¿Cambiaría el área de la sección transversal debido al giro en este caso?

Respuestas (1)

Busqué una ecuación relacionada con su problema, pero no pude encontrar ninguna. Hay muchas variables involucradas, no solo las que mencionaste. Trenzar las cuerdas para hacer que el ensamblaje completo sea más fuerte depende de mantener la fuerza de unión, debido a la torsión, muy consistente, de lo contrario, puede introducir áreas débiles.

También debe tener en cuenta el método de fabricación de la cuerda, ¿está compuesta de fibras completas que recorren toda la longitud de la cuerda? Así es como se fabrican las cuerdas / cuerdas sintéticas, por lo que trenzarlas juntas no aumentará su resistencia existente. El hilo que aparece en tu foto parece estar compuesto de fibras naturales, y cada fibra natural será corta, digamos menos de 15 cm, por lo que el hilo que tienes en tu foto ya está trenzado, incluso antes de empezar, para tejer juntos aquellos de corta duración.

Si aún necesita una ecuación, supongo que relacionaría la fuerza que la cuerda puede soportar con la fuerza impuesta por usted al crear el patrón helicoidal para unir las cuerdas. Entonces necesitaría resolver esta fuerza helicoidal en dos componentes, una perpendicular a la longitud de la cuerda y la otra paralela al eje largo de la cuerda.

Entonces, para resumir, no puede asumir automáticamente que el trenzado aumentará la fuerza, sino que puede disminuirla.

Dado que después de torcer las cuerdas ya no son paralelas a la dirección de extensión. ¿Significa eso que una componente de la fuerza aplicada ahora actúa perpendicular a la extensión y puede considerarse la fuerza normal? ¿La magnitud de esa fuerza normal dependería del ángulo de donde están las fibras y es?
Yo diría que sí a tus preguntas. Mi punto de vista original fue que el título de su pregunta es incorrecto en un sentido general (sin ofender :). Como ambos sabemos, tratar de encontrar una ecuación relacionada con esto es hasta ahora imposible. Pero, según los comentarios anteriores con respecto a la histéresis, creo que está estudiando esto con más detalle de lo que pensaba (desafortunadamente, eso significa que sus posibilidades de encontrar una ecuación apropiada son aún menores, en mi opinión). La mayoría de las preguntas tienen una variedad de niveles de detalle/conocimiento en las respuestas, así que considere mi respuesta en el nivel más bajo:), y la mejor de las suertes con una mejor.
Dos enlaces relacionados reddit.com/r/askscience/comments/1iw1x7/… y books.google.ie/books?id=hSjBPCvfKkYC&redir_esc=y si son de ayuda para los antecedentes.
¿Por qué torcer/trenzar hebras de cuerda en una cuerda la hace más fuerte?
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