In de bergsport is het gebruik van een hoofdtouw van levensbelang. Er worden verschillende soorten inbindknopen gebruikt om het hoofdtouw met de klimgordel te verbinden. De breeksterkte is de kracht/belasting waarbij het touw breekt. De leerlingen van dit onderzoek hebben onderzocht wat de invloed van de volgende factoren is op de breeksterkte:
- de soort inbindknoop
- de belastingrichting
- de gebruiksduur van het touw
- de vochtopname door het touw
De metingen van dit onderzoek zijn statische trekproeven. D.w.z. dat in een relatief lange periode het touw wordt belast totdat het breekt. Deze trekproeven zijn uitgevoerd op een mechanische trekbank, waarbij de trekkracht door een electromotor en een schroefbeweging (vijzel) wordt opgewekt. De trekbank heeft een sensor (drukdoos) die de trekkracht omzet in een spanning. Een tweede sensor (potentiometer) zet de uitrekking om in een elektrisch signaal. De beide uitgangssignalen worden door de regeleenheid omgezet in een verplaatsing van een pen, die op een lopende rol tekent. Zo kan de uitrekking in een grafiek tegen de trekkracht uitgezet worden. Uit deze grafiek volgt de breeksterkte.
Vier verschillende knopen zijn onderzocht.
Achtknoop in ringvorm zaksteek in ringvorm:
Achtknoop in druppelvorm zaksteek in druppelvorm:
Door twee knopen "tegenover elkaar" te belasten, kan bepaald worden welke knoop een kleinere breeksterkte heeft.
Zaksteek in ringvorm en achtknoop in druppelvorm:
Zaksteek in druppelvorm en achtknoop in ringvorm:
De pijlen in de figuren geven de belastingrichting aan.
Er zijn metingen gedaan met nieuw en gebruikt bergtouw om de invloed van de gebruiksduur te bepalen. Tenslotte is ook de invloed van vochtopname onderzocht. Hiertoe zijn zowel nieuwe als gebuikte touwen in water gelegd. De massa per meter is voor droog en nat touw bepaald, zodat de vochtopname per meter berekend kan worden.
Uit de metingen blijkt dat het touw verzwakt wordt door de knopen. Een knoop zorgt er namelijk voor, dat de trekkracht niet evenredig verdeeld wordt. Hierdoor worden sommige delen van het touw overbelast en breken dus sneller. De achtknoop in druppelvorm blijkt de grootste breeksterkte te hebben. Dit zou kunnen komen doordat de andere knopen kleiner krommingen in de knopen hebben. Deze krommingen zorgen ervoor dat de vezels in het touw scheuren. Het verschil is echter miniem.
Zoals verwacht is gebruikt touw zwakker dan nieuw touw. Verder blijkt dat vochtopname zorgt voor verzwakking van het touw. Nieuw touw neemt minder vocht per meter op dan oud touw. Dit komt doordat er een beschermend, waterafstotend laagje om de vezels zit. Bij gebruikt touw is dit laagje er al afgesleten.
Andere factoren die invloed hebben op de breeksterkte zijn luchtvochtigheid, temperatuur en UV-straling. In dit onderzoek zijn temperatuur en luchtvochtigheid constant gehouden. De invloed van UV-straling op de gebruikte touwen is niet na te gaan. De nieuwe touwen zijn niet of nauwelijks door UV-straling verzwakt, want deze zijn op een donkere plaats bewaard.
