Хід роботи

1. Розмістити тягарці на кінцях стержнів маятника таким чином, щоб центр мас системи співпадав з віссю обертання.

2. Штангенциркулем виміряти діаметр шківа d не менше п’яти разів. Оцінити похибку .

3. Визначити віддаль між фотоелектричними датчиками h і похибку .

4. Визначити масу тягарця m а також похибку .

5. Ввімкнути прилад в мережу живлення.

6. Натиснути послідовно кнопки «Сброс»і «Пуск».

7. Намотати на шків нитку таким чином, щоб тягарець 7 знаходився трохи вище фотоелектричного датчика, який розміщений на верхньому кронштейні. Після цього відтиснути кнопку «Пуск».

8. Натиснувши кнопку «Пуск», привівши маятник в рух.

9. Зняти відліки часу падіння тягарця. Оцінити похибку .

10. Повторити дослід не менше п’яти разів, згідно з пунктами 6-9.

11. Визначити середні значення t і d. Оцінити похибки прямих вимірювань.

12. Обчислити момент інерції маятника за формулою (7).

13. За формулою (8) визначити відносну похибку .

(8)

14. Знайти абсолютну похибку .

15. Записати кінцевий результат.

Таблиця вимірювань

№ з.п.
Ср.

Контрольні запитання

1. Вивести основний закон динаміки обертального руху твердого тіла відносно нерухомої осі.

2. Яку фізичну величину називають моментом інерції твердого тіла? Привести формулу для розрахунку моменту інерції довільного твердого тіла.

3. Сформулювати теорему Штейнера.

4. Що називають моментом сили відносно осі? Що називають плечем сили?

5. Що називають моментом імпульсу відносно осі? Записати основне рівняння динаміки обертового руху через момент імпульсу.

6. Виразити момент імпульсу твердого тіла відносно нерухомої осі через його момент інерції.

Лабораторна робота №1.6 Визначення модуля Юнга за прогином стержня

Мета роботи: визначити модуль Юнга для сталі.

Теоретичні відомості і опис установки

П рилад для визначення модуля Юнга за прогином стержня (рис. 1) складається з основи 1, в якій одним кінцем кріпиться досліджуваний стержень 2. Вздовж стержня може переміщуватись підвіс для шальки 3, на яку кладуть різноважок 4. Вимірювання прогину здійснюється індикатором 5, який прикріплений до верхньої рамки основи і впирається в підвіс.

Сила , яка рівна (m – маса різноважка, g – прискорення вільного падіння), перпендикулярна до поверхні стержня і викликає деформацію згину. З курсу «Опір матеріалів» відомо, що деформація згину для стержня прямокутного перерізу визначається за формулою:

, (1)

де F – прикладена сила, l – довжина стержня від точки кріплення до точки прикладання сили, h – товщина стержня, b – ширина стержня, Е – модуль Юнга,  – прогин стержня.

З (1) маємо

. (2)

Зміст модуля Юнга можна розкрити розглядаючи деформацію розтягу, при якій сила F перпендикулярна до поперечного перерізу зразка. В цьому випадку

, (3)

де l – величина деформації (стиску або розтягу), F – зовнішня сила, S – площа поперечного перерізу, l – початковий розмір тіла у напрямку сили, E – модуль Юнга для даного матеріалу. Величина називається відносною деформацією розтягу або стиску. Величину називають нормальним напруженням (нормальним тому, що діє перпендикулярно до поперечного перерізу). Тоді закон Гука може бути записаний у вигляді

. (4)

З відки модуль Юнга рівний такій механічній напрузі, при якій відносна деформація рівна одиниці.

На рис.2 показана залежність механічної напруги  від відносної деформації . На ділянці ОА спостерігається пряма пропорційна залежність між  та  (виконується закон Гука). На ділянці АВ спостерігається непропорційність між цими величинами (відносна деформація зростає швидше ніж прикладена напруга). Після припинення дії сили, зразок, який зазнав пластичної деформації не набуває попередніх розмірів, а має деяку залишкову деформацію .