Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
65
Добавлен:
23.03.2015
Размер:
240.13 Кб
Скачать

Измерения

Познакомьтесь с расположением переключателей на частотомер-хронометре и поставьте их в положение для измерения периода колебаний Т. Таблицу с необходимыми положениями ручек переключения получите у лаборанта. Включите приборы в сеть и дайте им прогреться несколько минут. Затем расположите грузы на стержне сим­метрично относительно проволоки на некотором расстоянииLот нее и возбудите в системе крутильные колебания (помните про усло­вия выполнения закона Гука!).

Определите период колебаний 3 - 4 раза и возьмите из него среднеарифметическое значение. Затем увеличьте расстояние Lи вновь проведите измерения периода, результаты измеренийLиТзане­сите в таблицу. Повторите опыт с различными значениямиL .

Постройте график зависимости убедитесь, что экспери­ментальные точки лежат на прямой.

Зная, что в формуле (17) (-момент инерции системы без грузов, m - масса данного груза), методом наименьших квадратов рассчитайте значение модуля кручения и .

Из формулы (7) рассчитайте модуль сдвига и погрешность .

Из уравнения (8) определите значение коэффициента Пуассона и его погрешность.

Контрольные вопросы

1. Какая величина называется модулем упругости?

2. Какие деформации и напряжения имеют место при растяжении проволоки? Каковы характерные точки на диаграмме растяжения?

3. Имеет ли смысл брать малые значения L при измерении модуля сдвига методом крутильных колебаний? Почему?

4. Указывалось, что период колебания не зависит от амплитуды только при сравнительно небольших значениях последней. Объясните качественно: как будет изменяться период колебаний при возрастании амплитуды колебаний? Проверьте предположение экспериментально.

5. Каков физический смысл коэффициента Пуассона? Модуля сдвига? Модуля Юнга?

Литература

  1. Сивухин Д.В. Общий курс физики: В 5 т. Т.1. Механика.—М.: Наука,1979.— §§ 33, 35, 36, 73 - 75, 78, 79.

  2. Хайкин С.Э. Физические основы механики. — М.: Наука, 1971.— §§ 89, 106 - 108, 110.

  3. Стрелков С.П. Механика.—М.:Наука, 1965.— §§ 51, 52, 59, 81, 82, 84, 86.

Упражнение 3

ОБОРУДОВАНИЕ: звуковой генератор, осциллограф, частотомер-хронометр, стержни, закрепленные в специальной установ­ке, линейка, микрометр или штангенциркуль, набор грузов.

Определение модуля Юнга

В данном упражнении модуль Юнга определяется путем измере­ния резонансных частот продольных звуковых колебаний в металли­ческих стержнях.

Если металлический стержень конечной длины закрепить в сере­дине, а один из его концов привести в колебательное движение вдоль стержня с частотой звука, то вдоль стержня распространится звуковая волна, которая будет упругой и продольной. Благодаря очень малому затуханию упругой волны в стержне и ее почти полному отражении на границе раздела стержень-воздух, при определенных частотах колебаний устанавливаются стоячие волны. Такие вол­ны возникают в стержне при резонансе. Так как стержень закреп­лен в середине, то точки его среднего поперечного сечения ко­лебаться не будут. В этом месте будет узел стоячей волны. Наобо­рот, концы стержня будут колебаться наиболее сильно, т.к. они не закреплены. Следовательно, на концах стержня возникнут пучности стоячей волны. В этом случае на стержне укладывается нечетное число т.к. расстояние между узлами равно половине длины волны. Это условие можно записать так

,

где L -длина стержня,

- длина бегущей волны,

n - 0. I. 2. 3 ... .

Воспользовавшись равенством , можно получить формулу для скорости распространения продольной звуковой волны в стержне

, (18)

где - резонансная частота колебаний. Затем по формуле

(19)

можно определить модуль Юнга материала стержня с плотно­стью.

Соседние файлы в папке Лабы по физике, Механика