Файл: Лабораторная работа 7 Определение модуля Юнга стальной проволоки из растяжения Исполнитель.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.04.2024

Просмотров: 8

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


Пример отчета по лабораторной работе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное образовательное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Физико-технический институт

Кафедра общей физики
Наименование учебной дисциплины – Физика

Лабораторная работа № 7
Определение модуля Юнга стальной проволоки из растяжения


Исполнитель:

Студентка, группы 0Б01 (_______) _______О. В. Хусаева

подпись

(_______)

дата

Руководитель, ст.преподаватель (01.02.11)_______Т.Н.Мельникова

Должность, ученая степень, звание , дата , подпись.


Томск –2011
Цель работы: ознакомление с одним из методов регистрации величины растяжения стальной проволоки при изучении упругой деформации, определение модуля Юнга для стальной проволоки.

Приборы и принадлежности: прибор, устройство которого описано в разделе описание прибора, микрометр, штангенциркуль, рулетка, набор грузов.
Краткое теоретическое обоснование методики измерений
Приложим к основаниям А и В однородного стержня растягивающие или сжимающие силы F. Стержень будет деформирован. Мысленно проведем произвольное сечение АС, перпендикулярное к оси стержня. Для равновесия стержня АС необходимо, чтобы на его нижнее основание С действовала сила F1=F. Это есть сила, с которой нижняя часть стержня ВС тянет верхнюю или давит на нее. Такая сила возникает потому, что нижняя часть стержня деформирована и действует на нижнюю с силой, равной F1 и противоположно направленной.

Такие силы действуют в любом поперечном сечении растянутого или сжатого стержня. Таким образом, деформация стержня связана с возникновением упругих сил
, с которыми каждая часть стержня действует на другую, с которой она граничит. Силу, отнесенную к единице площади поперечного сечения стержня, называют напряжением.

(1)

где S – площадь поперечного сечения стержня. Если же стержень сжат, то напряжение называется давлением и численно определяется по формуле

(2)

Давление можно рассматривать как отрицательное натяжение и наоборот, то есть



Пусть - длина недеформированного стержня. После приложения силы Fего длина получает приращение и делается равной Отношение



называется относительным удлинением стержня. Относительное удлинение, взятое с противоположным знаком, называется относительным сжатием. Опыт показывает, что для не слишком больших упругих деформаций натяжение Т или давление Р пропорциональны удлинению (или относительному сжатию). Это утверждение выражает закон Гука для деформации растяжения или сжатия и записывается как:

и

Здесь E – постоянная, зависящая только от материала стержня и его физического состояния. Она называется модулем Юнга и выражается формулой

(3)

Из формулы (3) видно, что модуль Юнга равен такому натяжению, при котором длина стержня удваивается, то есть

при .

Методика определения модуля Юнга стальной проволоки
Для определения модуля Юнга стальной проволоки необходимо знать результирующую массу установленных для растяжения проволоки грузов и измерить удлинение
проволоки при ее растяжении. Удлинение в приборе находят с помощью индикатора часового типа. В начальном состоянии, когда проволока только выпрямлена грузом , необходимо вращением оправы индикатора установить нулевое положение стрелки прибора ( ). После подвешивания к проволоке груза массы mпроволока растянется на величину .

Здесь a– расстояние от оси вращения рычага r до щупа микрометров; b– расстояние от щупа микрометра до исследуемой проволоки (a= 104 мм;b = 25 мм). Рычаг rопустится, и стрелка часового индикатора покажет величину перемещения рычага в месте нахождения щупа индикатора. При растяжении проволоки и опускании рычага r величину удлинения проволоки можно найти, рассматривая два подобных треугольника.



Площадь поперечного сечения проволоки:



где D -диаметр проволоки, получим , используя (3) , окончательную формулу для определения модуля Юнга:

,

где F = mg– величина растягивающего груза, m – масса груза, g -ускорение свободного падения g = 9.8

Таблица 1


№
F=mg

(H)
N0

(мм)
N1

(мм)
N1-N0

(мм)
l0

(мм)
D

(мм)


(мм)
Е

(Н/м2)
T(H/м2)
Егр

(Н/м2)

1
1,029
0
0,0205
0,0205
750
0,5
0,025
1,546*1011
5,24*106


2
2,058
0
0,0580
0,0580
750
0,5
0,072
1,109*1011
10,4*106

3
3,087
0
0,0680
0,0680
750
0,5
0,084
1,399*1011
15,73*106

4
4,116
0
0,1020
0,1020
750
0,5
0,127
1,243*1011
20,97*106

5
5,145
0
0,1110
0,1110
750
0,5
0,138
1,427*1011
26,22*106

6
6,174
0
0,1330
0,1330
750
0,5
0,165
1,429*1011
31,46*106

7
7,203
0
0,1780
0,1780
750
0,5
0,221
1,246*1011
36,70*106


График зависимости Т от l



Н/м2

Н/м2

Вывод: в результате проведения лабораторной работы ознакомились с одним из методов регистрации величины растяжения стальной проволоки при изучении упругой деформации, определили модуль Юнга для стальной проволоки: по результатам измерений Н/м2, а из графика Н/м2.

Смотрите также файлы