Порядок выполнения работы. 1. Измерите длину проволоки ℓ0 линейкой (рулеткой)
1. Измерите длину проволоки ℓ0 линейкой (рулеткой).
2. Определить диаметр проволоки d микрометром не менее чем в пяти местах и найти среднее из всех измерений dср и найдите площадь по сечения S
3. Познакомьтесь с отсчетным микроскопом МИР – 2.
4. Установите длину тубуса микроскопа 160 мм, что соответствует цене деления шкалы микроскопа 0,045 мм.
5. Направьте микроскоп на измерительную метку 6 и получите ее четкое изображение в поле зрения микроскопа.
6. Снимите зависимость удлинения проволоки Δℓ0 от нагрузки при возрастающей и уменьшающейся нагрузках.
Результаты исследований занесите в таблицу 1.
Результаты эксперимента.
№ п/п | Увеличение нагрузки | Уменьшение нагрузки | ||||
m, кг | n, дел. | Δℓ0, мм | m, кг | n, дел. | Δℓ0, мм | |
7. Постройте график координатах Р.(Δℓ0) и убедитесь в совпадении прямых при увеличении и уменьшении нагрузки на проволоку, где P =mg.
8. Вычислите среднее удлинение проволоки Δℓ0 при действии на нее одного груза Р.
9. Определите величину Е. по формуле:
10. Вычислите относительную ошибку полученного результата по формуле:
11. Запишите полученный результат и сделайте выводы.
Задание 2: Определение модуля Юнга из изгиба.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ прибор для исследований упругих свойств стержня, стержень из исследуемого материала, набор грузов штангенциркуль, измерительная линейка.
ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
В данной работе изучается простейший случай деформации – деформация изгиба. Из рисунка 4 видно, что данная деформация сводится к неоднородным деформациям сжатия и растяжения. Для определения модуля Юнга Е., характеризующего эти деформации, в теории упругости выводиться формула /2/,пользуясь которой можно определить значение E для стержня прямоугольного сечения с помощью легко измеряемых на опыте величин:
Рис.4
где K=
l- стрела прогиба, м
F - величина нагрузки;
L- расстояние между опорами при м, м ;
B - ширина стержня , м ;
H- толщина стержня , м.
Формула выведена в предположении, что ребра опорных призм параллельны, а прогибающая сила приложена в середине стержня.
Экспериментальная установка /рис.5/ состоит из массивной стальной балки 1 со стойками 2. На концах стоек установлены опорные призмы 3, на которые опирается исследуемый стержень 4.К середине исследуемого стержня крепится держатель с площадкой 5, на которую навешиваются грузы 6.Изгиб стержня определяется с помощью индикатора часового типа 7 или с помощью микрометрического винта с электрической системой индикации.
Рис.5
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
1. Измерьте линейкой расстояние между ребрами призм L.
2. Определите ширину B и толщину H стержня штангенциркулем.
3. Результаты измерений величин L, B, H занесите в таблицу 1.
Таблица 1.
Результаты измерений L, B, H
L | B | H | DL | DB | DH |
4. Исследуемый стержень установите на опорные призмы и к ее середине подвесьте площадку для грузов.
5. Приведите в соприкосновение с центром исследуемого стержня измерительный конец индикатора или микрометрического винта и запишите их начальные положения при нулевом значении нагрузки на стержне.
6. Снимите зависимость величины прогиба стержня от величины нагрузки P=mg при увеличении и уменьшении нагрузки. Результаты занесите в таблицу 2.
Таблица 2
Результаты измерений
№ п/п | m, г | n1, мм | n2, мм | ℓ1, мм | ℓ2, мм | ![]() | ![]() |
Обозначения в таблице 2:
m -массы грузов;
n1-показания микрометрического винта или индикатора при увеличении нагрузки до максимальной;
n2 -показания при уменьшении нагрузки от максимальной до полной разгрузки стержня;
l1 -величина прогиба стержня при увеличении нагрузки;
l2 -то же при уменьшении нагрузки;
l –полное значение прогиба стержня при грузе P.
7.По данным таблицы 2 постройте график зависимости величины прогиба от величины нагрузки при увеличении и уменьшении нагрузки и сделайте выводы.
8.Определить модуль Юнга E по формуле /2/.
9.Оцените погрешность измерений по формулам:
%;
DE= M*E, Н/м2
10.Запишите полученный результат и сделайте выводы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1.Какие деформации вы знаете?
2.Сформулируйте закон Гука.
3.Каков физический смысл модуля Юнга?
4.Расскажыте об устройстве экспериментальных установок.