Теория работы и описание приборов. Под влиянием внешних сил всякое твердое тело деформируется, т.е

Под влиянием внешних сил всякое твердое тело деформируется, т.е. изменяет свою форму. Упругой назы­вается деформация, исчезающая с прекращением действия силы.

По закону Гука величина деформации Dх пропорциональна действующей силе F:

(1)

где С - постоянная величина для данной упругой деформации данного твердого тела.

Рассмотрим деформацию продольного растяжения.

Представим себе однородный стержень или проволоку длиной L с площадью поперечного сечения S, к концу которой приложена сила F. В результате действия приложенной силы длина стержня или проволоки изменится на величину ∆L – это абсолютная деформация. Величину деформации характеризуют также относительной деформацией стержня: . Для стержня поперечного сечения S под влиянием одной и той же силы относительная деформация e тем меньше, чем толще стержень, т.е. чем больше S.

Отсюда для упругой деформации растяжения получаем, что относительное изменение длины должно быть пропорционально

величине , т.е. силе, отнесенной к единице площади поперечного сечения стержня. Эту величину s= назовём напряжением. Тогда окончательно имеем:

(2)

где коэффициент a, носящий название коэффициента упругости,

зависит уже только от материала, из которого сделан стержень. В справочной литературе упругость материала характеризуют обратной величиной

, (3)

которую называют модулем продольной упругости, или модулем Юнга.

Вводя в (2) вместо коэффициента a модуль Юнга, получим

(4)

Откуда

(5)

или

(7)

Модуль Юнга характеризует упругие свойства материала при продольных деформациях и численно равен силе, удлиняющей стержень в два раза при его поперечном сечении, равном единице.

Прибор для определения модуля Юнга представляет собой массивную пластину А, на которой крепятся струна В, индикатор удлинения И и рычаг R, создающий растягивающее усилие. Схема прибора показана на рис. 3.

Рычаг имеет отношение плеч =10 или 5 и, таким образом, струну будет растягивать сила, равная 10×Р или 5Р, где Р - вес подвешенных на рычаг грузов.

Пружинный индикатор И соприкасается с рычагом в точке С. Цена деления индикатора 0,01 мм. Растяжение струны, создаваемое весом самого рычага, не учитывается и измеряется только дальнейшая деформация струны (рис.3).