37732

Определение модуля Юнга стальной проволоки из растяжения

Лабораторная работа

Физика

2008г дата Томск –2007 Цель работы: ознакомление с одним из методов регистрации величины растяжения стальной проволоки при изучении упругой деформации определение модуля Юнга для стальной проволоки. 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.

Русский

2013-09-25

159.5 KB

102 чел.

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Наименование факультета - ЕНМФ

Наименование выпускающей кафедры – Кафедра водородной энергетики и плазменных технологий

Наименование учебной дисциплины - Физика

Лабораторная работа № 1-15

Наименование работы – Определение модуля Юнга стальной проволоки из растяжения.

Исполнитель:

Студент, группы 13А72 (_______)  Бабаев П.А.

 

подпись

(18.02.2008г)

дата

Руководитель,  (_______)  

Должность, ученая степень, звание        подпись

(18.02.2008г)

дата

Томск –2007

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.

Краткая теория.

Возьмем однородный стержень и приложим к его основаниям А и В растягивающие или сжимающие силы . Мысленно проведем произвольное сечение С, перпендикулярное к оси стержня. Для равновесия стержня АС необходимо, чтобы на его нижнее основание С действовала сила . Такая сила возникает потому, что нижняя часть стержня деформирована и действует на нижнюю с силой, равной  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. В рассматриваемом случае напряжение перпендикулярно поперечному сечению стержня. Если стержень растянуть, то это напряжение и определяется выражением

,                                                       (1)

где  – 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  его длина получает приращение  и делается равной . Отношение

называется относительным удлинением стержня. Закон Гука для деформации растяжения или сжатия стержней и записывается как

и

Здесь  – 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 поволока только выпрямлена грузом , необходимо вращением оправы индикатора установить нулевое положение стрелки прибора. После подвешивания к проволоке груза массы m проволока растянется на величину . Здесь – расстояние от оси вращения рычага  до щупа микрометра; – расстояние от щупа микрометра до исследуемой проволоки . Рычаг  опустится, и стрелка часового индикатора покажет величину перемещения рычага  в месте нахождения щупа индикатора. На рисунке показано взаимное расположение рычага , часового индикатора ИЧ – 10 и цилиндра  с проволокой . При растяжении проволоки и опускании рычага  величину удлинения поволоки  можно найти, рассматривая два подобных треугольника

.                                               (4)

Подставив выражение (4) для  и выразив площадь поперечного сечения проволоки как

,

где  – диаметр проволоки, получим окончательную формулу для определения модуля Юнга

,                                                (5)  

где – величина растягивающего груза; – масса груза; – ускорение свободного падения м/с2.      

Таблица 1.

Результаты измерений.

№ п/п

,

Н

,

мм

,

мм

,

м

,

м

,

мм

,

мм

,

Н/м2

из гр-ка, Н/м2

Примечание

1

1,029

0

0,025

2510-6

0,75

0,54

0,031

1,0871011

3∙106

2

2,058

0

0,042

4210-6

0,75

0,54

0,052

1,2941011

3

3,087

0

0,061

6110-6

0,75

0,54

0,075

1,3371011

4

4,116

0

0,085

8510-6

0,75

0,54

0,105

1,2791011

5

5,145

0

0,102

10210-6

0,75

0,54

0,126

1,3321011

6

6,174

0

0,122

12210-6

0,75

0,54

0,151

1,3371011

7

7,203

0

0,142

14210-6

0,75

0,54

0,176

1,3401011

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.

Ответы на вопросы для самостоятельной и индивидуальной работы

1.

2. Отличие деформации при растяжении и сжатии в знаке.

3. При растяжении.

4. Относительным Растяжение называют отношение , относительно растяжение, взятое с противоположным знаком называют относительным сжатием.

5. Из формулы видно, что модуль Юнга зависит от формы сечения обратно пропорционально.

6. Модуль Юнга равен отношению приращения длины к начальной длине проволоки. Упругие деформации возникают по всей длине стержня.

7. Модуль Юнга не зависит от длины проволоки и если ее изменить, то модуль Юнга не изменится.

8.  Модуль Юнга зависит от площади поперечного сечения обратно пропорционально и если ее изменить то Модуль Юнга тоже изменится.

9.  ,,  , измеряют при помощи микрометра.

10. При измерении все грузы должны находиться на установке для того, чтобы обеспечить постоянство нагрузки на верхний кронштейн и тем самым постоянство его прогиба.

13. Пределом упругости называется такая величина, что при переходе через нее проволока рвется. Удлинение проволоки от приложенной к ней силе зависит прямо пропорционально.

15. ,  из последней формулы выражаем , , и подставляем в формулу работы .

16. Изгибы проволоки влияют на точность измерения модуля Юнга.

17.  Точность измерения масс грузов, площади поперечного сечения проволоки и показаний микрометра является определяющей при определении погрешности модуля Юнга, так как он напрямую зависит от этих величин .

18. Модуль Юнга у стали больше чем у других материалов. А сталь относительно новый материал в науке и технике, а значит роль новых более прочных и износостойких материалов значительна в науке и технике.

19. Метод определения косвенных погрешностей, потому что модуль Юнга относится к косвенным измерениям.

20. В данной работе выполняется закон Гука потому что  Натяжение проволоки линейно зависит от приращения ее, это иллюстрирует рисунок 1 и формула (3).

21. Длину проволоки измеряют достаточно грубо по сравнению с размером потому что ее размер намного меньше ее длины.

22. Для растяжения проволоки нельзя брать грузы любого веса, так как проволока может не выдержать большой нагрузки и порваться. Чтобы выбрать наибольший вес, нужно исходить из величины предела упругости  материала.

23. Сила натяжения проволоки в различных местах будет одинакова по модулю, но отлична по знаку и равна .

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46097. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ ФОРМ ДИСЛЕКСИИ. СОДЕРЖАНИЕ КОРРЕКЦИОННО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ 31.5 KB
  Осуществляется работа по развитию зрительнопространственных функций памяти внимания аналитикосинтетической деятельности по формированию языкового анализа и синтеза лексики и грамматического строя по устранению нарушений устной речи. Логопедическая работа по дифференциации смешиваемых звуков включает 2 этапа: предварительный работа над каждым из смешиваемых звуков; этап слуховой и произносительной дифференциации смешиваемых звуков. Устранению артикуляторноакустической дисграфии предшествует работа по коррекции нарушений...
46098. ДИСГРАФИЯ. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА АКТА ПИСЬМА. КЛАССИФИКАЦИЯ ДИСГРАФИИ 20 KB
  ДИСГРАФИЯ. Дисграфия – специфическое и стойкое нарушение процесса письма обусловленное отклонениями от нормы в деятельности тех анализаторов и психических процессов которые обеспечивают письмо.Дисграфия аграфия 1Дисфоническая паралалическая фонематическая 2Метаязыковая дисграфия в следствии нарушения языкового анализа и синтеза 3 Дисорфографическая 2. ложная дисграфия.
46099. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ ФОРМ ДИСГРАФИИ. СОДЕРЖАНИЕ КОРРЕКЦИОННО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ 28.5 KB
  Дисграфия – специфическое и стойкое нарушение процесса письма обусловленное отклонениями от нормы в деятельности тех анализаторов и психических процессов которые обеспечивают письмо. Осуществляется работа по развитию зрительнопространственных функций памяти внимания аналитикосинтетической деятельности по формированию языкового анализа и синтеза лексики и грамматического строя по устранению нарушений устной речи. Проводится с опорой на различные анализаторы. При этом учитывается что совершенствование слухопроизносительных...
46100. ОСОБЕННОСТИ ЛОГОПЕДИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ПО УСТРАНЕНИЮ РАЗЛИЧНЫХ РЕЧЕВЫХ РАССТРОЙСТВ ПРИ НАРУШЕНИИ СЛУХА 19.5 KB
  Бельтюкова тугоухостью называется такое понижение слуха при котором возникают затруднения в восприятии речи но речевое общение с помощью слуха хотя бы и в специально создаваемых условияхусиление голоса приближение говорящего непосредственно к говорящему использование звукоусиливающих приборов и т. Для детей со сниженным слухом типично недоразвитие всех компонентов речи которое непосредственно связано со слуховой недостаточностью. Нормальное функционирование фонематической системы предполагает возможность безошибочной слуховой...
46101. ОСОБЕННОСТИ ЛОГОПЕДИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ПО УСТРАНЕНИЮ РАЗЛИЧНЫХ РЕЧЕВЫХ РАССТРОЙСТВ ПРИ НАРУШЕНИИ ЗРЕНИЯ 18.5 KB
  В силу нарушения деятельности зрительного анализатора у слепых и слабовидящих детей может проявляться своеобразие речевого развития которое часто не укладывается в обычные возрастные границы и выражается в особенностях речи. Теоретически и экспериментально доказано что расстройство речи слепых и слабовидящих детей являются сложным дефектом в котором прослеживаются определённые связи и взаимодействие речевой и зрительной недостаточности. Речевые нарушения у детей со зрительным дефектом многообразны сложны по степени выраженности структуре...
46102. ОСОБЕННОСТИ ЛОГОПЕДИЧЕСКОЙ РАБОТЫ С ДЕТЬМИ, ИМЕЮЩИМИ НАРУШЕНИЯ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СФЕРЕ 32 KB
  Современный и перспективный аспект рассмотрения вопроса о структуре речевого дефекта у детей с ЗПР определяется тесной связью процессов развития речевой и познавательной деятельности ребёнка соотношением речи и мышления в процессе онтогенеза. Один из характерных признаков интеллектуальной недостаточности – недоразвитие ВПФ а следовательно и недоразвитие речи как одной из наиболее сложно организованных функций. У детей с неосложнённым инфантилизмом выявляются особенности речи связанные со своеобразием эмоциональноволевой сферы....
46103. СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОДЫ ЛОГОПЕДИЧЕСКОЙ РАБОТЫ С ДЕТЬМИ, ИМЕЮЩИМИ ДЕТСКИЙ ЦЕРЕБРАЛЬНЫЙ ПАРАЛИЧ В КОМПЛЕКСЕ МЕДИКО-ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 29.5 KB
  Особое место в клинике ДЦП занимают расстройства речи 80 случаев. Особенности нарушений речи и степень их выраженности зависят в первую очередь от локализации и тяжести поражения мозга. Ошибки в речи могут быть связаны с ограничением представлений об окружающем мире недостаточностью предметнопрактической деятельности и социальных контактов ошибки воспитания. Нарушение артикуляционной моторики при ДЦП не только затрудняют формирование произносительной речи но и вторично вызывают нарушение фонематического восприятия.
46104. Характеристика системы специальных учреждений для детей с нарушениями речи 42 KB
  Характеристика системы специальных учреждений для детей с нарушениями речи. дошкольные учреждения для детей с нарушениями речи. Первоначально в д с открывали группы для детей только с легкими нарушениями речи затем организованы группы для детей с более сложными заикание ОНР. Д с яслисады для детей с нарушениями речи и соответствующие дошкольные группы при детских садах и ясляхсадах общего типа комплектуются непосредственно теми отделами народного образования в ведении которых находятся указанные дошкольные учреждения.
46105. Обучение и воспитание детей с фонетико-фонематическим недоразвитием 21.5 KB
  Признаком фонематического недоразвития является незаконченность процесса формирования звуков отличающихся тонкими артикуляционными или акустическими признаками. Состояние фонематического развития детей влияет на овладение звуковым анализом. При первичном нарушении фонематического восприятия предпосылки к овладению звуковым анализом и уровень сформированности действия звукового анализа ниже чем при вторичном. Недостатки звукопроизношения могут быть сведены к следующим характерным проявлениям: замена звуков более простыми по...