41340

Определение модуля Юнга по растяжению проволоки

Лабораторная работа

Физика

Цели и задачи: необходимо вычислить модуль Юнга для проволоки определив удлинение этой проволоки ΔL под действием приложенной к ней силы F при известной длине проволоки L и площади поперечного сечения S. Приборы и материалы: для определения модуля Юнга используется установка которая состоит из проволоки закрепленной в кронштейне к нижнему концу которой подвешивается растягивающий груз играющий роль деформирующей силы. Для определения удлинения проволоки под действием груза служит зеркальце прикрепленное вертикально к горизонтальному...

Русский

2013-10-23

189.5 KB

13 чел.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Лабораторная работа № 5

по дисциплине «Физика»

на тему: «Определение модуля Юнга по растяжению проволоки».

ВЫПОЛНИЛ:

Студент                                     Завьялов Кирилл Вадимович

                              Группа 1

                                                                                   Курс 1

                                                                                   № зачетной книжки:  063157

                                                                               Дата выполнения: 28.03.07

                                                                              Дата сдачи отчета: 4.04.07

 

Санкт – Петербург

2007

Лабораторная работа №5

1. Цели и задачи: необходимо вычислить модуль Юнга для проволоки, определив удлинение этой проволоки ΔL под действием приложенной к ней силы F при известной длине проволоки L и площади поперечного сечения S.

2. Приборы и материалы: для определения модуля Юнга используется установка, которая состоит из проволоки, закрепленной в кронштейне, к нижнему концу которой подвешивается растягивающий груз, играющий роль деформирующей силы. Проволока закреплена в оправе, что делает невозможным маятникообразные раскачивания и предохраняет проволоку от толчков при снимании и подвешивании гирь. Для определения удлинения проволоки под действием груза служит зеркальце, прикрепленное вертикально к горизонтальному рычагу, опирающемуся на верхнюю поверхность оправы. Когда под действием груза проволока удлиняется, рычаг и зеркальце поворачиваются на некоторый угол. Этот угол измеряется при помощи вертикальной шкалы и осветителя. Зеркальце отражает свет от осветителя на шкалу, по которой и определяется удлинение проволоки.

3. Используемые формулы: модуль Юнга рассчитывается по следующей формуле:

а)    где L – длина проволоки, R – расстояние от шкалы до зеркальца,   d – диаметр проволоки, r – длина рычага, F – сила, действующая на проволоку, x-x0удлинение проволоки, определяемое по шкале (здесь x – общее удлинение системы, x0  - прогиб кронштейна)

б) Погрешность окончательного результата вычисляется по формуле

4. Порядок выполнения работы:  

1. Определение параметров установки:

L = (97,6±0,05) см = (97,6±0,05)•10-2 м

R = (84,5±0,05) см = (84,5±0,05) )•10-2 м

r = (14,9±0,01) мм = (14,9±0,01) )•10-3 м

Определение диаметра проволоки:

Коэффициент Стьюдента берем из таблицы для числа опытов n=5 и доверительной вероятности  p=0,95. В этом случае он равен 2,8.

d = (0,98±0,01)•10-3 м

2. Затем нужно взять грузы 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 кГ и для каждого груза определить величину x-x0. Для этого сначала нужно подвесить груз на крючок, соединенный с перекладинами кронштейна и определить x0 (прогиб кронштейна), а потом повесить тот же груз на крючок проволоки и определить x. Искомое удлинение проволоки определяется как разность величин x и x0. По полученным данным необходимо рассчитать модуль Юнга и его среднюю квадратичную погрешность по алгоритму прямых измерений.

Результаты измерений и вычислений представлены в таблицах:

а) Экспериментальные данные:

Номер опыта

x0, см

x, см

Груз, кГ

1

15,7

16,7

0,5

2

15,8

17,8

1,0

3

15,9

18,9

1,5

4

15,9

19,7

2,0

5

16

20,8

2,5

б) Вычисление модуля Юнга для 5 опытов:

в) Вычисление средней квадратичной погрешности для модуля Юнга по алгоритму прямых измерений:

 

5. Определение погрешности окончательного результата:

Необходимо построить график зависимости x-x0  от силы, действующей на груз. По этому графику нужно определить величину  и по методу наименьших квадратов определить обратную ей величину  и ее доверительную границу . Затем найти , после чего вычислить погрешность окончательного результата по формуле, указанной в пункте 3.

Расчет  по методу наименьших квадратов для 5 измерений:

Коэффициент Стьюдента берем из таблицы для числа опытов n=5 и доверительной вероятности  p=0,95. В этом случае он равен 2,8.

Таким образом, = 0,0308;  =2684265820,27 (по формуле из пункта 3)

Окончательную погрешность находим как корень квадратный из суммы квадратов двух найденных погрешностей (по алгоритму прямых измерений и по формуле из пункта 3):

(общ.)= 3158890182,56

6. Ответ: модуль Юнга для проволоки Е = (7,34±0,3)·1010 Н/м2

                  

7. Вывод: по полученным в ходе эксперимента данным был рассчитан модуль Юнга для проволоки, относительная погрешность которого составляет 4,3%.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53557. Емма Андієвська „Казка про яян”. Прихований повчальний зміст казки 462.5 KB
  Прихований повчальний зміст казки. Розробка інтегрованого уроку з української літератури й економіки в 6 класі вчителя української мови та літератури...
53558. Розв’язування вправ 7 клас 106.5 KB
  Повторення систематизація і узагальнення знань учнів В одному селі жили собі сестричка Олеся і братик Василько. От якось і каже Олеся: Васильку давай гратися в піжмурки. Тільки як братик заховається то Олеся бігає шукає а знайти не може. Допоможемо Олесі виконати завдання незнайомця на екрані 6 усних завдань Повторення систематизація і узагальнення знань учнів Який з графіків зайвий 2 Яка з функцій зайва у= х 3...
53559. Доходность и риск портфеля 37.5 KB
  Инвестиционным портфелем называют сформированную в соответствии с целями инвестора совокупность объектов инвестирования, которая рассматривается как целостный объект управления.
53560. Завітала казка до малят 40 KB
  Погляньте діти як змінився наш друг Сніговик. Я прекрасна Снігова Королева Я зачаклувала Сніговика бо діти частіше згадують про нього аніж про мене. Зайчата що сталося чому ви плачете Зайчик 1: Як нам не плакати коли надворі холодно й ми вже замерзли Зайчик 2: Ми загубилися в лісі й хочемо до своєї матусі Зайчик 3: Хто малих нас пожаліє хто нам лапоньки зігріє Діти жаліють зайченят. Діти гукають Сніг: Снігу Снігу Сніговію ти нам зайчиків зігрій Сніг: Не можу бо боюся що Снігова Королева прожене мене.
53561. Активізація пізнавальної активності учнів при вивченні основ програмування шляхом використання розвивальної казкотерапії 61.5 KB
  У казці можна знайти повний перелік людських проблем і образні способи їх розв’язання. Слухаючи казки в дитинстві, людина поповнює у підсвідомості банк життєвих ситуацій. Цей банк за необхідності може бути активізований, якщо ні — так і залишиться пасивним. Казка поєднує дорослого й дитину.
53562. КАЗКОВІ БУДИНКИ. ТА ЇХ ПРИЗНАЧЕННЯ 57.5 KB
  Замок як величезний павук завис над прірвою учепившись у стрімку скелю. Посріблений місяцем замок робив і без того похмуру місцевість схожою на поріг пекла. Опинившись біля входу в замок уночі ми відчували дикий страх і ледь стримували себе волею і розумом щоб не утекти геть. Кожний із вас побудує свій замок для принцеси і принця для злого чаклуна кому який більше сподобався.
53563. Подорож країною казок з англійської мови. Інсценізація казок «A House in the wood» 149.5 KB
  Our holiday A Wonderful word of Fairy Tale is over. I wish you good luck, good friends and lot of sunny days! Let’s say good-bye to our guests. See you soon!
53564. Оценка риска инвестиционных проектов 27 KB
  По степени наносимого ущерба риски подразделяются на допустимые, критические и катастрофические. Допустимый риск связан с неполучением ожидаемой прибыли, критический – с потерей расчетной выручки от реализации продукции, катастрофический – с потерей вложенных инвестиций и всего имущества.
53565. Практичне заняття щодо використання Законів Кеплера 1.73 MB
  На уроках астрономії в школі обмежується як правило вивченням формулювань і використанням законів для розрахунку параметрів руху планет сонячної системи відповідно до третього закону. Кеплера і практично використати їх для розрахунку часу мандрівки до планет сонячної системи. Всі планети обертаються навколо Сонця по еліптичним орбітам в одному з фокусів яких знаходиться Сонце; 2.Радіусвектор планети за рівні проміжки часу замітає однакові площі; 3.