Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Lab_17.doc
Скачиваний:
21
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
205.31 Кб
Скачать

Лабораторная работа № 17

Определение модуля юнга

Цель работы: экспериментально определить модуль Юнга материала проволоки методом растяжения.

Приборы и принадлежности: экспериментальная установка, грузы, катетометр.

Литература: Сивухин В. Д. Общий курс физики. Учебное пособие для физических специальностей вузов: в 5 томах. Т. 1. Механика, - 4-е изд., стер. – М.: Физматлит: Изд. МФТИ, 2002. – 560 с.

Савельев И. В. Курс общей физики. В 5 кн. Кн. 1. Механика. Учебное пособие для втузов. ООО "Издательство Астрель", 2002. – 336 с.

Иродов И. Е. Механика. Основные законы. Учебное пособие для вузов. – 5 изд., испр. – М.: Изд. "Лаборатория базовых знаний", 2000. – 320 с.

Введение

Деформацией называется изменение формы и размеров тела под действием внешних сил. При деформации в теле возникают силы упругости, которые стремятся восстановить первоначальные размеры и форму тела. Силы упругости принято характеризовать величиной напряжения =FУПР/S, которая показывает силу, действующую на единицу площади сечения тела.

Деформация называется упругой, если после прекращения действия внешних сил тело принимает первоначальные размеры и форму. Если этого не происходит, говорят о пластической деформации, которая сохраняется в теле после прекращения действия внешних сил. Такие деформации называют также остаточными.

Основными видами деформаций являются растяжение (сжатие) и сдвиг. Остальные виды деформаций (изгиба, кручения и т. д.) можно свести к названным выше видам. В области упругих деформаций механическое напряжение , возникающее в деформированном теле, пропорционально относительной деформации. В случае продольного растяжения или сжатия образца цилиндрической формы это соотношение выражается законом Гука, и записывается в следующей виде:

,

здесь  – механическое напряжение, L0 –первоначальная длина образца, – абсолютная деформация и – относительная деформация образца, Е - модуль Юнга, F - деформирующая сила, S - площадь поперечного сечения образца.

Деформирующую силу и соответствующее ей удлинение образца можно измерить в эксперименте и вычислить модуль Юнга по формуле (17.1).

При деформации растяжения наблюдается также уменьшение диаметра образца. Если Δd = d - d0 – абсолютное изменение диаметра образца, то величина называется относительной поперечной деформацией. Величина

называется коэффициентом Пуассона. Модуль Юнга, модуль сдвига G и коэффициент Пуассона связаны между собой уравнением:

.

Значения модулей упругости для некоторых материалов приведены в таблице 2 приложения.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Рис. 17.1.

На рисунке 17.1 показана схема эксперимента. К кронштейну А крепится проволока F, модуль упругости материала которой следует определить. Нижний конец проволоки закреплен в цилиндре В, имеющим постоянный вес, чем обеспечивается выпрямление проволоки. На подвешенную к цилиндру В платформу С накладываются грузы для растяжения проволоки.

ИЗМЕРЕНИЕ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Измерение удлинения образца осуществляется с помощью катетометра, описание и правила эксплуатации которого приведены в приложении. На проволоке F сделана метка. Наведя зрительную трубу катетометра на метку, производят по шкале отсчет №1 положения метки – N1 (например, нижнего края проволоки). При увеличении нагрузки на проволоку (гирями по 0,5 кг.) метка смещается. Новый отсчет положения выбранной метки – N2 производится через 1,5 – 2 минуты (время необходимое для установления деформации). Удлинение проволоки равно:

.

Данные измерений и вычислений занесите в таблицу. По полученным данным строят график в координатах (σ; ε) (достаточно иметь 4 точки) и вычисляют модуль Юнга. Длина и диаметр проволоки измеряются прямыми методами.

Таблица 17.1.

F(H)

55

Е

Материал проволоки

Рассчитайте модуль Юнга материала образца используя формулу (17.1) и полученный график. Пользуясь справочной таблицей физических величин, определите материал проволоки.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]