Методика эксперимента и обработка результатов. Задание 1: определение модуля Юнга методом изгиба

Задание 1: определение модуля Юнга методом изгиба.

1. Измерьте штангенциркулем ширину а, толщину b и длину L исследуемых пластин в пяти разных местах, результаты занесите в табл. 7.1, найдите средние значения.

2. Установите одну из пластин на призматические опоры 12. Установите часовой индикатор таким образом, чтобы его наконечник коснулся пластины. Повесьте скобу устройства 8 посередине пластины. Подвесьте на скобу груз массой , по шкале индикатора определите значение прогиба пластины . Занесите результат в результат в таблицу 7.2, затем снимите груз. Подвесьте на скобу груз массой и по шкале индикатора определите значение прогиба пластины . Значение прогиба определите как Опыт повторяют 5 раз для каждой из пластин. Найдите среднее значение .

3. Вычислите значение модуля Юнга в единицах СИ по формуле:

.

где , , – средняя длина, ширина, толщина пластины соответственно; – среднее значение стрелы прогиба.

4. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (ширины, толщины, длины и прогиба пластин) и косвенных (модуля Юнга) для обеих пластин.

5. Сравните табличные значения модуля Юнга для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

6. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (ширины, толщины, длины и прогиба пластин) и косвенных (модуля Юнга) для обеих пластин.

7. Сравните табличные значения модуля Юнга для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

8. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (ширины, толщины, длины и прогиба пластин) и косвенных (модуля Юнга) для обеих пластин.

Таблица 7.1

№	сталь
L, мм	а, мм	b, мм
средние значения
№	бронза
L, мм	а, мм	b, мм
средние значения

Таблица 7.2

№	сталь
кг , мм	кг , мм	мм
средние значения
№	бронза
кг , мм	кг , мм	кг , мм
средние значения

9. Сравните табличные значения модуля Юнга для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

Задание 2: определение модуля сдвига с помощью пружинного маятника.

1. Определите число витков пружин и . Измерьте штангенциркулем диаметр исследуемых пружин в пяти разных местах, результаты занесите в табл. 7.3, найдите средние значения. ( и – диаметры проволок из которых сделаны пружины.)

1. Сравните табличные значения модуля Юнга для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

Задание 2: определение модуля сдвига с помощью пружинного маятника.

2. Определите число витков пружин и . Измерьте штангенциркулем диаметр исследуемых пружин в пяти разных местах, результаты занесите в табл. 7.3, найдите средние значения. ( и – диаметры проволок из которых сделаны пружины.)

Таблица 7.3

№	сталь, , м	бронза, , м
, м	, с	, с	, м	, с	, с
средние значения

3. Повесьте одну из исследуемых пружин на кронштейн 4, на пружину подвесьте наборный груз массой 0,15 кг. Кронштейн 4 с вертикально подвешенной пружиной закрепить на вертикальной стойке таким образом, чтобы наборный груз, подвешенный к пружине, своей нижней плоскостью совпадал с оптической осью фотодатчика, закрепленного в нижней части стойки.

4. Нажмите кнопку «СЕТЬ» блока. При этом должно включиться табло индикации.

5. Поднимите немного груз вверх и отпустите его. При этом груз начинает совершать колебательные движения на пружине. Нажмите кнопку «ПУСК» и определить время 20 колебаний груза по секундомеру, нажав кнопку «СТОП».

6. Период колебаний груза определите по формуле: , где – время колебаний, – число колебаний (). Повторите опыт пять раз для каждой из пружин.

7. Модуль сдвига определите по формуле: , где – масса груза, – средний диаметр пружины, – диаметр проволоки, – число витков пружины, – среднее значение периода колебаний.

8. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (диаметра пружины, времени колебаний) и косвенных (периода колебаний, модуля сдвига) для обеих пружин.

9. Сравните табличные значения модуля сдвига для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

Задание 3: определение модуля сдвига методом растяжения пружины.

1. Снимите кронштейн с фотодатчиком. Зарисуйте табл.7.4.

2. Подвесьте на одну из пружин груз массой кг. При помощи линейки определите положение нижней плоскости груза . Результат занесите в табл.7.4.

Таблица 7.4

№	Сталь
кг , мм	кг , мм	, мм
средние значения
№	бронза
кг , мм	кг , мм	кг , мм
средние значения

3. Подвесьте на пружину груз массой кг. При помощи линейки определите положение нижней плоскости груза . Результат занесите в табл.7.4.

4. Определите удлинение пружины по формуле: . Повторите опыт пять раз для каждой из пружин. Найдите среднее значение .

5. Определите модуль сдвига по формуле: , где – среднее значение радиуса пружины.

6. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (удлинение пружины) и косвенных (модуля сдвига) для обеих пружин.

7. Сравните табличные значения модуля сдвига для пружинной стали и бронзы с полученными данным методом. Сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Какова область действия упругих деформаций?

2. Пояснить физический смысл модуля Юнга.

3. Сформулируйте закон Гука для деформации растяжения.

4. Объясните, что такое предел упругости.

5. Что понимают под стрелой прогиба.

6. Выведите закона Гука для деформации сдвига.

7. Каков физический смысл модуля сдвига и методы его определения.