Описание экспериментальной установки

Лабораторная установка изображена на рис.13.1 и представляет собой станину 1, состоящую из опор 2, на которых закреплены направляющие 3 и линейка 4 со шкалой 0-900 мм для измерения длины проволоки. На направляющих 3 установлены: каретка 5 для закрепления пластины с индикатором 6, а также каретки 7, 8, в которых закреплена резьбовая тяга 9 для натяжения проволоки.

П

Рис.13.1.

ластина с индикатором 6 закрепляется на каретке 5 при помощи горизонтального стопорного винта каретки, который фиксирует стержень, ввинченный в пластину с индикатором.

Каретка 5 может свободно скользить по направляющим 3 и имеет также вертикальный стопорный винт, при помощи которого может фиксироваться на них.

В левой опоре станины при помощи стопорного винта зафиксирована стойка 10, в которой закрепляется один конец исследуемой проволоки 11. Другой конец проволоки пропускается через отверстие в пластине с индикатором 6 и фиксируется на крюке динамометра 12. Динамометр собственной скобой зацепляется за стойку 13, зафиксированную горизонтальным стопорным винтом каретки 8.

Натяжение проволоки осуществляется резьбовой тягой 9 при помощи маховика 14. Связь между исследуемой проволокой и штоком индикатора осуществляется при помощи шестигранника 15 со стопорным болтом 16, прокладки 17 и болта, установленного на самой проволоке.

Методика эксперимента и обработка результатов

До начала измерений следует ознакомиться с установкой, установить ее горизонтально.

Задание 1: определение диаметра проволоки и длины исследуемого участка.

1. С помощью микрометра произвести не менее пяти измерений диаметра проволоки в различных местах. Вычислить среднее значение диаметра и рассчитать погрешность измерений диаметра.

2. С помощью линейки 4 стенда измерить длину проволоки .

Задание 2: определение зависимости удлинения проволоки от приложенной силы.

1. Зарисовать таблицы 13.1 и 13.2.

2. Вращая маховик 14, натянуть проволоку и по шкалам динамометра 12 и индикатора 6 определить начальное значение силы натяжения проволоки (указывается преподавателем) и соответствующее ему начальное значение удлинения . Далее вращением маховика 14 увеличивать силу натяжения проволоки до значений и определять соответствующие им значения удлинения . Получить не менее пяти дополнительных значений. Максимальное значение силы не должно превысить 50 Н. Заполнить таблицу 13.1, определяя силу натяжения проволоки по формуле:

, (13.12)

а линейное удлинение проволоки определить по формуле:

. (13.13)

Таблица 13.1

№ п/п	, Н	, мм	, Н	, мм
1.
2.
…
6-7.

3. Повторить не менее четырех раз определение зависимости удлинения проволоки от приложенной силы, причем измерения проводить при одних и тех же значениях приложенной силы. Затем для каждого значения силы натяжения проволоки определить среднее значение линейного удлинения проволоки .

Таблица 13.2

№ п/п	, Н	, мм
1.
2.
…
6-7.

4. Построить на миллиметровой бумаге график зависимости от , отложив по горизонтали значения силы, а по вертикали соответствующие удлинения проволоки. Укажите точки, соответствующие экспериментально полученным значениям из таблицы 13.2. Проведите прямую, наиболее близко соответствующую положению отмеченных экспериментальных точек. Найдите угловой коэффициент наклона этой прямой к горизонтальной оси. Запишем формулу (13.11) в следующем виде: . Отсюда имеем:

. (13.14)

Вычислить по формуле (13.14) значение модуля Юнга , взяв среднее значение диаметра проволоки. Рассчитать погрешность измерения модуля Юнга (использовать формулу (13.11)). Найти в справочнике значение модуля Юнга материала проволоки и сравнить с полученным экспериментально. Сделать вывод.

Задание 3: исследование зависимости плотности потенциальной энергии деформации от относительного удлинения.

1. Зарисовать таблицу 13.3.

2. Используя данные таблицы 13.2 и формулы (13.2), (13.11) и (13.8), заполните таблицу 13.3.

Таблица 13.3

№ п/п
1.
2.
…
6-7.

3. Постройте на миллиметровой бумаге график зависимости , нанеся точки, соответствующие данным таблицы 13.3. Здесь же постройте график, соответствующий уравнению (13.9), где использовать значение , полученное по формуле (13.14). Сделайте вывод.