ПО РАСТЯЖЕНИЮ ПРОВОЛОКИ
Цель paботы: исследование малого упругого продольного растяжения проволоки и определение модуля Юнга материала проволоки.
Описание лабораторной установки
Рисунок 1.5 – Схема экспериментальной установки
В экспериментальной установке, изображенной на рисунке 1.5. металлическая проволока 2 одним концом неподвижно укреплена в верхнем кронштейне 1 прибора. Нижний конец закреплен в оправе 3, в середине которой имеется матовое стекло. На стекло нанесена горизонтальная черта. Эту черту и ее перемещение рассматривают в зрительную трубу 4, которая имеет вертикальную шкалу. Нижний конец проволоки нагружен постоянным грузом 5 для натяжения проволоки.
Методика определения модуля Юнга по растяжению проволоки
1. Осторожно и медленно фокусируя зрительную трубу, добиться отчетливого изображения горизонтальной черты на шкале.
2. Записать в таблицу 1.2 число делений n0, соответствующее начальному положению горизонтальной черты без нагрузки.
|
|
3. Нагрузить проволоку последовательно грузом весом в 1,96 Н; 4,9 Н; 9,8Н и произвести отчеты положения n горизонтальной черты на шкале соответственно.
4. Вычислить удлинение проволоки по формуле:
, (1.15)
где k – цена деления шкалы (k = 1,35 10–5 м).
5. Вычислить площадь поперечного сечения проволоки по формуле:
, (1.16)
где d – диаметр проволоки (d =0,7мм ).
6. Произвести вычисление модуля Юнга для нагрузок 1,96Н; 4,9 Н; 9,8Н по рабочей формуле:
(1.17)
где L – длина проволоки (L= 1,61 м).
Таблица 1.2 – Результаты измерений и вычислений
P, Н | n0, дел | n, дел. | Δℓ, м | S, м2 | L, м | E, Па | Eср, Па | ΔE, Па | δE, % |
1,96 | 37 | 39 |
|
|
| ||||
4,9 | 42 | ||||||||
9,8 | 46 |
7. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.2
8. Вычислить относительную погрешность по формуле (1.18). Для всех трех измерений она почти одинакова. Рекомендуется брать погрешность, соответствующую первому измерению, как максимальную.
. (1.18)
Значения абсолютных погрешностей: ΔP = 0,005Н, ΔL= 0,0005м, Δπ = 0,0005 (при p = 3,142), Δd = 0,0001м.
9. Зная относительную погрешность, вычислить абсолютную погрешность:
Δ Е= Еср·δЕ (1.19)
10. Записать окончательный результат в виде:
E=(Eср ± ΔE) Па, при δE = …%.
Контрольные вопросы
1. Что такое деформация?
2. Какая деформация тела называется упругой?
3. Что называется нормальным напряжением и в каких единицах оно измеряется в СИ?
|
|
4. Что такое относительное удлинение?
5. Сформулируйте и поясните закон Гука.
6. Объясните физический смысл модуля Юнга.
7. От чего зависит и в каких единицах измеряется модуль Юнга?
8. Какая деформация тела называется пластической?
9. Какие бывают виды деформации?
10. Дайте определение предела упругости.
11. Изложите порядок выполнения работы и запишите рабочую формулу.