Висновок:

1. Яку фізичну величину Ви визначали? Описати, яким чином Ви це робили.

2. Дати аналіз отриманим даним. Для чого Ви розраховували похибки?

Контрольні запитання

1. Що називають поверхневим натягом? Поверхневою енергією? Силою поверхневого натягу? За якими формулами їх можна розрахувати?

2. Поясніть явища змочування і незмочування, капілярні явища.

3. Вивести формули (1, 2). Звідки у формулі (1) з’явився коефіцієнт «2»?

4. Чому дослід проводився не з прямою, а п-подібною петлею?

5. Чи відрізняється коефіцієнт поверхневого натягу для чистої води і води з домішками? Чому?

6. Як залежить поверхневий натяг від температури?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 23

Дослідження механічних властивостей гуми

Мета: переконатися на досліді в справедливості закону Гука, визначити жорсткість гумового шнура й модуль Юнга гуми

Завдання:

Обладнання: штатив із муфтою та стрижнем, набір тягарців однакової маси, штангенциркуль або мікрометр, лінійка з міліме­тровими поділками, гумовий шнур завдовжки 40-45 см, дві петлі: для підвішування тягарців, ножиці

Теоретичні відомості

Механічна напруга а, що виникає у зразку під час його пружної деформації, визначається законом Гука: σ = εЕ, де Е — модуль пружності, а ε — відносне подовження. У цій роботі пропонується експериментально перевірити справедливість наведеної формули

Для цього спочатку визначають механічну напругу, що виникає в гумовому шнурі при його різних відносних подовженнях, а потім будуюті графік залежності σ(ε). За допомогою цього графіка визначають модулі Юнга гуми.

Механічну напругу обчислюють за формулою

,

а відносне подовження — за формулою

,

де F — сила пружності (деформуюча сила), S — площа поперечного перерізу зразка*, l_о — початкова довжина зразка, l — довжина зразка під навантаженням.

Якщо поперечний переріз зразка має форму круга, то , d – діаметр поперечного перерізу зразка), а якщо форму прямокутника, то S = ab (а– ширина b – товщина зразка).

Далі, подавши результати експерименту у вигляді графіка залежності сили пружності F, що виникає в гумовому шнурі, від його абсолютного подовження Δl, обчислюють жорсткість виділеної ділянки шнура.

Дослідження пружних властивостей тіл проводять за допомогою установки, зображеної на рисунку. Вона являє собою штатив із муфтою, у якій закріплено стрижень. На стрижні підвішено гумовий шнур із петлею.

У цьому експерименті вимірювання подовження проводять на виділеній ділянці шнура, обмеживши її двома позначками. Відстань між позначками вимірюють лінійкою з міліметровими поділками, а діаметр поперечного перерізу шнура – штанген- циркулем або мікрометром. Для роботи потрібно вибирати такий шнур, щоб його подовження в навантажено стані становило 1-3 см. У цьому випадку зміною площі поперечного перерізу ші ра в ході експерименту можна знехтувати.-

Хід роботи

1. Розріжте гумовий шнур на дві частини так, щоб довжина однієї його частини (шнур 1) становила приблизно 25 см, а другої (шнур 2) — 15 см.

2. Нанесіть на кожний зі шнурів на відстані приблизно 1 см від їхніх кіньців по дві позначки.

3. Прикріпіть до шнурів петлі для тягарців і підвісьте шнури на стрижень.

4. За допомогою мікрометра або штангенциркуля виміряйте діаметр d шнура 1. Вимірюючи діаметр, намагайтеся не стискати шнур.

5. Виміряйте лінійкою відстань l₀ між позначками шнура 1.

6. Визначте за допомогою динамометра вагу одного з тягарців. Вага тягарця в даному випадку дорівнює модулю сили пружності шнура.

7. Підвісьте цей тягарець до нижнього кінця шнура 1 і виміряйте відстань l між позначками.

8. Повторіть дії, описані в п. 7, із двома, трьома й чотирма тягарцями.

9. Результати вимірювань занесіть до табл. 1.

Таблиця 1.

№ п/п	l0, м	d,м	l, м	F, Н	Δl, м	ε	S, м2	σ, Па
1
…
5

10. Проведіть аналогічний дослід зі шнуром 2. Результати вимірювань занесіть до табл. 2.

Таблиця 2.

№ п/п	l0, м	d,м	l, м	F, Н	Δl, м	ε	S, м2	σ, Па
1
…
5

11. Обчисліть середнє значення модуля Юнга гуми за результатами дослідів зі шнуром 1 та 2. Для цього побудуйте графік залежності σ(ε). Вибравши на графіку дві довільні точки, знайдіть відповідні значення механічної напруги σ й абсолютного подовження ε шнурів 1 та 2. Використовуючи наступну формулу обчисліть середнє значення модуля Юнга гуми:

12. Визначте середнє значення жорсткості виділеної ділянки шнура 1 та 2. Для цього побудуйте графік залежності F(Δl). Вибравши на графіку дві довільні точки, знайдіть відповідні значення сили пружності та абсолютного видовження та обчисліть середнє значення жорсткості за формулою:

13. Розрахуйте похибки вимірювань. Результат занесіть до табл. 3.