3. Описание установки

Для определения модуля Юнга используется прибор Лермантова (рис. 3).

Рис. 3

Прибор состоит из кронштейна 1, рычага 2, индикатора малых перемещений 3, груза 4 и исследуемой проволоки.

Верхний конец проволоки, изготовленной из исследуемого материала, прикреплен к кронштейну 1, а нижний – к зажиму рычага 2.

На второй конец рычага опирается шток индикатора малых перемещений 3. К малому плечу рычага 2 подвешивается груз 4, на таком же расстоянии d от оси рычага, на котором к нему прикреплена проволока. Стальная проволока закреплена постоянно.

4. Порядок выполнения работы

1. Проверьте фиксацию проволоки в зажиме рычага 2 и, при необходимости, зафиксируйте проволоку.

2. Измерьте микрометром диаметр проволоки. Рассчитайте площадь сечения

S = ,

где D – диаметр проволоки.

Данные измерений занести в таблицу, приведенную в конце п.4.

3. K петле 5 малого плеча рычага подвесьте платформу с одним грузом 0.5 кг. Это необходимо для создания начальной нагрузки.

4. Вращением внешнего кольца индикатора установите нуль на большой шкале.

5. Плавно ставьте добавочные грузы на платформу и определяйте удлинение проволоки. Поскольку рычаг 2 неравноплечий, то удлинение проволоки

l = ,

где d₁ =26,3 см; d₂ =8,1 см; n – показания индикатора.

6. Рассчитайте относительное удлинение, полагая, что l =118,5 см.

7. Учитывая, что F = m g, где m = 0,5 кг; g = 9,81 м/с², рассчитайте механическое напряжение .

8. Вычислите модуль Юнга

Е = .

9. Опыт повторить три раза с пункта 4, устанавливая на платформу один добавочный груз.

10. Найти среднюю величину экспериментального значения модуля Юнга:

Е_э = (Е₁ + Е₂ + Е₃).

11. Принимая во внимание, что табличное значение модуля Юнга для стали Е_т = 210¹¹ Н/м², найти абсолютную и относительную ошибку при определении модуля Юнга.

 = 100%.

Таблица

N	D, м	m, кг	F=mg, Н	l, м	, Па	E, Па	Eэ=Eср, Па	Eтеор, Па	

5. Контрольные вопросы

1. Что называется деформацией, упругой деформацией?

2. Что называется пределом упругости, пластичности, текучести? Постройте диаграмму напряжений.

3. Что называется напряжением, относительным и абсолютным удлинением?

4. Запишите закон Гука для напряжения и для силы упругости.

5. Каков смысл модуля Юнга?

6. Каким образом вы оцените точность полученного результата?

Литература

1. Трофимова Т. И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 1985. — С. 35-37.

2. Савельев И. В. Курс общей физики. В 3-х т. Т.1, — М.: Наука, 1982, С. 60-62.

3. Детлаф А. А., Яворский Б. М., Милковская Л. Б. Курс физики. В 3 т. Т.1. — М.: Высш. шк., 1973. — C.89-95.

Лабораторная работа №4