3. Порядок выполнения работы
1. Измерить линейкой расстояние между опорами А и В (рис. 3). Это расстояние и определяет длину бруска l = АВ (точность измерения – 0,5 мм).
Рис. 3
2. Измерить при помощи штангенциркуля в нескольких местах бруска его ширину a – и толщину b (точность измерения 0,1 мм).
3. Поместить брусок (сначала железный) на опоры.
4. Ввинчивать микрометр М, укрепленный в установке на штативе (рис. 3) до момента соприкосновения его острия с бруском. Момент соприкосновения обнаружится по отклонению стрелки гальванометра Г (В момент соприкосновения производится начальный отсчет по микрометру h1).
5. На середину бруска подвесить железную чашу, массой m1=100 г. Произвести, как указано в п. 4, второй отсчет по микрометру h2.
6. Добавляя в чашу грузы массой 100 г (наибольшая масса грузов 500 г), каждый раз производят измерение стрелы прогиба по микрометру h3, h4, h5, и т. д.
7. Аналогичные измерения произвести для медного бруска. Только в этом случае на середину бруска помещают алюминиевую чашу массой m2 = 50 г, а в чашу добавляют грузы массой по 50 г (наибольшая масса грузов 250г).
8. Результаты наблюдений занести в таблицу
Таблица
Размеры материала a, b, l, м |
Масса груза с чашкой, кг |
Изгибающая сила F,
Н |
Прогиб по микрометру h, м |
Прогиб стрелы h=hk-h1, м |
Модуль Юнга E,
Н/м2 |
Погрешность
|
|
|
|
|
|
|
|
Каждый опыт проделывается 5 раз.
9. Максимальная стрела прогиба h определяется по разности h=hk - h1, где hk – прогиб бруска по показанию микрометра под действием груза; h1 – в отсутствие груза.
10. По формуле (9) вычислить модуль Юнга для каждого опыта.
11. Построить график, где по оси абсцисс отложить значение изгибающей силы F (H), а по оси ординат h (м) и по графику проверить справедливость закона Гука для деформации поперечного изгиба, смотри формулу (2).
12. Чтобы изгибающую силу F = mg получить в ньютонах, нужно массу грузов брать в кг, a g = 9,8 м/сек2.
4. Контрольные вопросы
1. Что называется деформацией?
2. Какая деформация называется упругой?
3. Какие существуют виды упругих деформаций?
4. Для каких деформаций справедлив закон Гука и как, его сформировать?
5. Как определить деформацию изгиба?
6. Какую деформацию называют деформацией поперечного изгиба?
7. Как записать закон Гука в применении к деформации поперечного изгиба?
8. Что происходит с верхними и нижними слоями бруска при деформации поперечного изгиба?
9. Что такое нейтральный слой при деформации поперечного изгиба?
10. Как изменяется изгибающий момент при перемещении вдоль оси бруска и где он достигает максимума?
11. Что такое стрела прогиба и где она достигает наибольшего значения?
12. От каких физических величин зависит наибольшее значение стрелы прогиба при поперечном изгибе?
13. Напишите формулу, определяющую максимальное значение стрелы прогиба, применительно к бруску прямоугольного сечения.
14. Что такое модуль упругости на растяжение – модуль Юнга?
15. Напишите формулу, определяющую модуль упругости на растяжение из деформации поперечного изгиба.
16. Как вычислить изгибающую силу в Ньютонах, если масса грузов дана в граммах?
17. Как обнаружить, что острие микрометра коснулось бруска?
18. Какие осложнения в работе возникнут, если момент касания острия микрометра бруска будет определяться на глаз, без гальванометра?