Визначення модуля пружності з деформації розтягу
Основні закони малих деформацій. Закон Гука для малих деформацій розтягу чи стиску стержня. Використання модуля Юнга. Фізичний зміст модуля Юнга та коефіцієнта Пуассона. Принцип суперпозиції малих деформацій. Зміна напряму дії зовнішньої сили.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.07.2017 |
| Размер файла | 80,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторна робота
Визначення модуля пружності з деформації розтягу
Мета роботи: Дослідити залежність видовження зразка від навантаження. Визначити модуль Юнга для капрону.
Прилади і матеріали: Прилад для визначення модуля пружності, рулетка, мікрометр, важки.
Теоретичні відомості
Деформацією називають зміну форми чи об'єму твердого тіла, яка викликана дією зовнішніх сил. Якщо ці сили малі, то після припинення їх дії деформація зникає; якщо ж сили великі, то після припинення дії виявляється так звана залишкова деформація. При появі щонайменшої залишкової деформації говорять, що досягнуто межу пружності.
Оскільки результат дії сили залежить також і від розмірів зразка, то зручно дію сили оцінювати по напрузі, що виникає в зразку.
Напругою називають відношення сили F до площі поперечного перерізу зразка S:
(1)
Таким чином, межа пружності пр - це напруга, при якій з'являється залишкова деформація. Тіла з великим значенням пр називають пружними, а тіла з дуже малим значенням пр - непружними або пластичними.
Серед різних деформацій виділяють дві найпростіші: деформацію розтягу (стиску) і деформацію зсуву. Всі малі деформації можна розглядати як суму деяких розтягів (чи стисків) і зсувів.
Малі деформації задовольняють таким основним законам:
в межах пружності деформація пропорційна прикладеній напрузі;
при зміні напряму дії зовнішньої сили змінюється тільки напрям деформації без зміни її значення;
при дії декількох зовнішніх сил загальна деформація дорівнює сумі окремих деформацій (принцип суперпозиції малих деформацій).
Для малих деформацій розтягу чи стиску стержня справедливий закон Гука:
, (2)
або (2?)
В (2) і (2?): l0 - початкова довжина стержня; l=l-l0 - його абсолютне видовження; називають відносним видовженням; - коефіцієнт пружності під час розтягу.
Величина, обернена , називається модулем пружності під час розтягу, або модулем Юнга:
(3)
З використанням модуля Юнга закон Гука записують так:
(4)
Під дією сили F, що розтягує стержень, змінюються не тільки повздовжні, а й поперечні розміри стержня; говорять, що під час розтягу стержень зазнає поперечного стиску. Якщо d0 - діаметр стержня до деформації, d - після деформації, то
, (5)
де d = d - d0, - коефіцієнт поперечного стиску.
Відношення відносного поперечного стиску до відповідного відносного поздовжнього видовження (або відношення ) називають коефіцієнтом Пуассона:
малий деформація сила юнг
:.
Теоретично для всіх ізотропних тіл =0,25.
Опис установки
В установці (рис.1) використовується довга (близько 5 м) капронова нитка діаметром 0,20,4 мм (рибальська волосінь). На малюнку вона позначена цифрою 1. За допомогою блоків 2 капронова нитка закріплена на робочому столі. До кінця нитки приєднано платформу для важків 3. Поруч вертикально закріплено лінійку 4, на якій з допомогою покажчика 5 можна відмічати положення кінця нитки. Значна довжина нитки дає змогу вже при невеликих навантаженнях (1Н) з достатньою точністю виміряти абсолютне видовження l. Модуль Юнга визначається за формулою (3) для різних значень F.
Хід роботи
1. Виміряйте рулеткою довжину капронової нитки l0 до стрілки -покажчика 5 при ненавантаженій платформі. Допустима похибка вимірювання - 1 см.
2. Мікрометром виміряйте діаметр нитки d. Вимірювання виконайте декілька разів в різних місцях і знайдіть з одержаних значень середнє арифметичне.
3. Запишіть початкове положення стрілки-покажчика n0.
4. Навантажте платформу важком масою m. При обчисленні сили тяжіння F, що діє на цей важок, g брати рівним .
5. Запишіть положення стрілки n1.
6. Навантажуйте платформу послідовно важками, збільшуючи масу їх щоразу на m г. Записуйте кожного разу покази стрілки n2, n3, і т.д. Максимальне навантаження уточніть у викладача.
7. Почніть розвантажувати платформу, знімаючи кожного разу теж по m г. Записуйте щоразу покази стрілки n6 , n5 , n4 і т.д. до n0.
8. Побудуйте графік залежності видовження нитки від навантаження F :
при F1 l1 = n1 - n0
при F2 l2 = n2 - n0 і т.д.
9. Проаналізуйте одержаний графік. Чи виконується закон Гука?
10. Обчисліть для кожного видовження модуль Юнга за формулою:
(6)
В (6) враховано, що площа .
11. Знайдіть середнє арифметичне з одержаних значень Е і порівняйте з табличним.
12. Результати вимірювань і обчислень можна подати у вигляді таблиці
1. Похибка вимірювань:
13. Кінцевий результат подати у виді
, де .
Табл.1
|
№ п/п |
F = mg, Н |
l0 , м |
d, м |
l, м |
E, |
E |
|
|
1 |
|||||||
|
2 |
|||||||
|
. |
|||||||
|
Середнє |
- |
- |
Контрольні запитання
Які деформації називають пружними?
Сформулюйте закон Гука.
Який фізичний зміст модуля Юнга?
Що називають коефіцієнтом Пуассона?
Накресліть діаграму розтягу дроту і поясніть фізичний смисл окремих її ділянок.
Яку довжину повинен мати мідний дріт, щоб він, якщо його підвісити вертикально, розірвався під дією власної ваги?
Размещено на Allbest.ur
...Подобные документы
Види пружних деформацій: розтяг, стиск, зсув, згин, кручення. Закон Гука. Пропорційність величини деформації прикладеним силам. Коефіцієнт сили пружності. Модулі пружності. Коефіціент Пуасона. Фізичний зміст модуля Юнга. Явище пружного гістерезису.
лекция [448,2 K], добавлен 21.09.2008Основні властивості пластичної та пружної деформації. Приклади сили пружності. Закон Гука для малих деформацій. Коефіцієнт жорсткості тіла. Механічні властивості твердих тіл. Механіка і теорія пружності. Модуль Юнга. Абсолютне видовження чи стиск тіла.
презентация [6,3 M], добавлен 20.04.2016Деформація - зміна форми чи об’єму твердого тіла, яка викликана дією зовнішніх сил. Залишкова деформація та межа пружності. Дослідження залежності видовження зразка капронової нитки від навантаження. Визначення модуля Юнга для капрону. Закон Гука.
лабораторная работа [80,5 K], добавлен 20.09.2008Лінійна залежність між деформацією й механічними напруженнями в основі закону Гука. Види деформації, їх класифікація в залежності від поведінки тіла після зняття навантаження. Крива залежності напруження від деформації розтягу. Форма запису закону Гука.
реферат [110,4 K], добавлен 26.08.2013Закони динаміки. Перший закон Ньютона. Інерціальні системи відліку. Маса та імпульс. Поняття сили. Другий і третій закони Ньютона. Зміна імпульсу тiла. Закон збереження імпульсу. Реактивний рух. Рух тiла зі змінною масою. Принцип відносності Галілея.
лекция [443,3 K], добавлен 21.09.2008Аксиоматика динамики. Первый закон Ньютона (закон инерции). Сущность принципа относительности Галилея. Инертность тел. Область применения механики Ньютона. Закон Гука. Деформации твердых тел. Модуль Юнга и жесткость стержня. Сила трения и сопротивления.
презентация [2,0 M], добавлен 14.08.2013Прожектори – пристрої, що призначені для перерозподілу світлового потоку в середині малих тілесних кутів. Розрахунок наближеного значення фокусної відстані та коефіцієнтів аберації зон. Визначення кривої сили світла для безабераційного відбивача.
курсовая работа [708,4 K], добавлен 03.06.2017Основные достижения в области физики Томаса Юнга: разработка принципа суперпозиции и поперечности световых волн, объяснение явления дифракции, введение модуля упругости. Физическое сущность, причины появления и условия наблюдения интерференции света.
презентация [1,1 M], добавлен 13.11.2010Дослідження зміни об’єму повної маси газу (стала температура) із зміною тиску, встановлення співвідношення між ними. Визначення модуля пружності гуми. Порівняння молярних теплоємкостей металів. Питома теплоємкість речовини. Молярна теплоємкість речовини.
лабораторная работа [87,2 K], добавлен 21.02.2009Застосування тензометрів для зміни деформацій у деталях машин і механізмів. Дротові, напівпровідникові, фольгові тензометричні датчики. Зворотний зв'язок у магнітних підсилювачах. Використання електромагнітних реле та систем автоматичного регулювання.
контрольная работа [136,7 K], добавлен 23.10.2013Розгляд енергії вітрів як одного з найбільш перспективних напрямків заміни традиційних джерел. Використання вітряних турбін та розробка вітроенергетичних програм. Утилізація і видобуток в Україні шахтного метану і використання гідропотенціалу малих річок.
реферат [30,7 K], добавлен 14.01.2011Понятие четырехполюсника, его графическое изображение, разновидности и особенности. Уравнения передачи четырехполюсников и порядок экспериментального определения их коэффициентов и входных сопротивлений. Проектирование и изготовление сменного модуля.
курсовая работа [264,9 K], добавлен 21.11.2009Фундаментальні закони природи та властивості матерії. Визначення швидкості світла за методом Фізо. Фізичний зміст сталої Планка. Атомна одиниця маси. Формула для середнього квадрата переміщення броунівської частинки. Сталі Больцмана, Фарадея, Віна.
реферат [279,2 K], добавлен 12.12.2013Квантова механіка описує закони руху частинок у мікросвіті, тобто рух частинок малої маси (або електронів атома) у малих ділянках простору і необхідна для розуміння хімічних і біологічних процесів, а значить для розуміння того, як ми улаштовані.
реферат [162,5 K], добавлен 22.03.2009Расчет мгновенного центра скоростей и центростремительного ускорения шатуна, совершающего плоское движение. Определение реакции опор для закрепления бруса, при котором Ма имеет наименьшее значение. Нахождение модуля ускорения и модуля скорости точки.
задача [694,8 K], добавлен 23.11.2009Електричний заряд. Закон збереження електричного заряду. Основні властивості електричних зарядів, дослідний шлях. Закон Кулона. Електричне поле і його напруженість. Принцип суперпозиції полів. Поле точкового заряду. Теорема Гаусса та її використання.
учебное пособие [273,4 K], добавлен 19.03.2009Особенности соединения типа "звезда", порядок проектирования и изготовления сменного модуля для проведения лабораторных работ по его изучению. Понятие четырехполюсников и порядок определения режимов их работы, методика расчета специальных коэффициентов.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 21.11.2009Сущность закона определения максимальной силы трения покоя. Зависимость модуля силы трения скольжения от модуля относительной скорости тел. Уменьшение силы трения скольжения тела с помощью смазки. Явление уменьшения силы трения при появлении скольжения.
презентация [265,9 K], добавлен 19.12.2013Характеристика обертального моменту, діючого на контур із струмом в магнітному полі. Принцип суперпозиції магнітних полів. Закон Біо-Савара-Лапласа і закон повного струму та їх використання в розрахунку магнітних полів. Вихровий характер магнітного поля.
лекция [1,7 M], добавлен 24.01.2010Теоретичний аналіз стійкості системи "полум'я та розряд" стосовно малих збурювань, ефективність електричного посилення, плоскі хвилі збурювання. Вивчення впливу електричного розряду на зону горіння вуглеводних палив, розрахунок показника переломлення.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 21.11.2010
