Описание экспериментальной установки

Установка представлена на рисунке 7.6 и включает в себя: 1 – основание; 2 – вертикальная стойка; 3, 4, – кронштейны; 5 – кронштейн для установки фотодатчика; 6 – фотодатчик; 7 – наборный груз; 8 – устройство нагружения образца; 9 – регулируемые опоры; 10 – винт фиксации вертикальной стойки; набор образцов (пластин); набор цилиндрических винтовых пружин растяжения. На кронштейне 3 закреплен часовой индикатор 11 и две призматические опоры 12, на которые устанавливается исследуемый образец 13 (пластина). Кронштейн 4 имеет узел крепления вертикально подвешиваемых сменных пружин 14. Фотодатчик 6 предназначен для подсчета периодов колебаний груза на пружине. Устройство 8 представляет собой скобу с призматической опорой и узлом подвески наборного груза. Наборный груз 7 на устройство 8 или на одну из пружин 14.

Методика эксперимента и обработка результатов

Задание 1: определение модуля Юнга методом изгиба.

1. Измерьте штангенциркулем ширину а, толщину b и длину L исследуемых пластин в пяти разных местах, результаты занесите в табл. 7.1, найдите средние значения.

2. Установите одну из пластин на призматические опоры 12. Установите часовой индикатор таким образом, чтобы его наконечник коснулся пластины. Повесьте скобу устройства 8 посередине пластины. Подвесьте на скобу груз массой , по шкале индикатора определите значение прогиба пластины. Занесите результат в результат в таблицу 7.2, затем снимите груз. Подвесьте на скобу груз массойи по шкале индикатора определите значение прогиба пластины. Значение прогибаопределите какОпыт повторяют 5 раз для каждой из пластин. Найдите среднее значение.

3. В

   

   Рис.7.6.

   ычислите значение модуля Юнга в единицах СИ по формуле:

.

где ,,– средняя длина, ширина, толщина пластины соответственно;– среднее значение стрелы прогиба.

4. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (ширины, толщины, длины и прогиба пластин) и косвенных (модуля Юнга) для обеих пластин.

5. Сравните табличные значения модуля Юнга для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

6. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (ширины, толщины, длины и прогиба пластин) и косвенных (модуля Юнга) для обеих пластин.

7. Сравните табличные значения модуля Юнга для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

8. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (ширины, толщины, длины и прогиба пластин) и косвенных (модуля Юнга) для обеих пластин.

Таблица 7.1

№	сталь
	L, мм	а, мм	b, мм
1
2
3
4
5
средние значения
№	бронза
	L, мм	а, мм	b, мм
1
2
3
4
5
средние значения

Таблица7.2

№	сталь
	кг , мм	кг , мм	мм
1
2
3
4
5
средние значения
№	бронза
	кг , мм	кг , мм	кг , мм
1
2
3
4
5
средние значения

9. Сравните табличные значения модуля Юнга для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

Задание 2: определение модуля сдвига с помощью пружинного маятника.

1. Определите число витков пружин и. Измерьте штангенциркулем диаметр исследуемых пружинв пяти разных местах, результаты занесите в табл. 7.3, найдите средние значения. (и– диаметры проволок из которых сделаны пружины.)

9. Сравните табличные значения модуля Юнга для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

Задание 2: определение модуля сдвига с помощью пружинного маятника.

2. Определите число витков пружин и. Измерьте штангенциркулем диаметр исследуемых пружинв пяти разных местах, результаты занесите в табл. 7.3, найдите средние значения. (и– диаметры проволок из которых сделаны пружины.)

Таблица 7.3

№	сталь, ,м			бронза, ,м
	, м	, с	, с	, м	, с	, с
1
2
3
4
5
средние значения

3. Повесьте одну из исследуемых пружин на кронштейн 4, на пружину подвесьте наборный груз массой 0,15 кг. Кронштейн 4 с вертикально подвешенной пружиной закрепить на вертикальной стойке таким образом, чтобы наборный груз, подвешенный к пружине, своей нижней плоскостью совпадал с оптической осью фотодатчика, закрепленного в нижней части стойки.

4. Нажмите кнопку «СЕТЬ» блока. При этом должно включиться табло индикации.

5. Поднимите немного груз вверх и отпустите его. При этом груз начинает совершать колебательные движения на пружине. Нажмите кнопку «ПУСК» и определить время 20 колебаний груза по секундомеру, нажав кнопку «СТОП».

6. Период колебаний груза определите по формуле: , где– время колебаний,– число колебаний (). Повторите опыт пять раз для каждой из пружин.

7. Модуль сдвига определите по формуле: , где– масса груза,– средний диаметр пружины,– диаметр проволоки,– число витков пружины,– среднее значение периода колебаний.

8. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (диаметра пружины, времени колебаний) и косвенных (периода колебаний, модуля сдвига) для обеих пружин.

9. Сравните табличные значения модуля сдвига для пружинной стали и бронзы с полученными опытным путем. Сделайте выводы.

Задание 3: определение модуля сдвига методом растяжения пружины.

1. Снимите кронштейн с фотодатчиком. Зарисуйте табл.7.4.

2. Подвесьте на одну из пружин груз массой кг. При помощи линейки определите положение нижней плоскости груза. Результат занесите в табл.7.4.

Таблица 7.4

№	Сталь
	кг , мм	кг , мм	, мм
1
2
3
4
5
средние значения
№	бронза
	кг , мм	кг , мм	кг , мм
1
2
3
4
5
средние значения

3. Подвесьте на пружину груз массой кг. При помощи линейки определите положение нижней плоскости груза. Результат занесите в табл.7.4.

4. Определите удлинение пружины по формуле:. Повторите опыт пять раз для каждой из пружин. Найдите среднее значение.

5. Определите модуль сдвига по формуле: , где– среднее значение радиуса пружины.

6. Рассчитайте погрешность измеренных значений прямых измерений (удлинение пружины) и косвенных (модуля сдвига) для обеих пружин.

7. Сравните табличные значения модуля сдвига для пружинной стали и бронзы с полученными данным методом. Сделайте выводы.