Mex / Mex_9

Лабораторна робота № 9

ВИЗНАЧЕННЯ МОДУЛЯ ЮНГА З ПРОГИНУ

Мета роботи: експериментальне визначення модуля Юнга з деформації проги­ну, експериментальна перевірка закону Гука.

Прилади і матеріали: 1. Прилад для визначення модуля Юнга. 2. Мікрометр. 3. Масштабна лінійка. 4. Штангенциркуль. 5. Досліджувальні зразки. 6. Набір тягарців.

Література: 1. Е.М.Гершензон, Н.М.Малов. Курс общей физики. Механика. М., 1979, §§7.1-7.2.

2. М.М.Архангельский. Курс общей физики. Механика. М., 1975, гл.XI §1-5.

3. Фізичний практикум під ред.В.П.Дущенка. К., 1981, ч.I. c.101-104.

Теорія методу та опис приладів

Для товстих зразків модуль Юнга можна визначити, користуючись дефор­мацією прогину. Якщо ми маємо прямокутний стержень шириною , товщиною , який закріплений двома кінцями на двох опорах, то як показують теоретичні розрахунки величина модуля Юнга визначається з такого співвідношення:

,

де — сила, діюча на стержень (рис.1), — віддаль між опорами, — стріла прогину, — коефіцієнт, що залежить від способу закріплення стержня.

К

Рис.1.

оли один кінець стержня закріплено нерухомо, а другий вільний, то . При вільному положенні стержня на двох опорах , якщо обидва кінці закріплено нерухомо .

Модуль Юнга визначає собою силу, розраховану на одиницю площі попе­речного перерізу зразка, яка змінює його довжину вдвоє. Вимірюється модуль Юнга в системі СІ в Н/м².

Завдання роботи

Визначити модуль Юнга для залізного, алюмінієвого і мідного стержнів.

Вимірювання та обробка результатів

Опис приладу

Установка складається з двох опор, закріплених на спільній основі. На ці опори кладуть досліджувані стержні. Кінці стержнів можуть бути закріплені за допомогою спеціальних зажимів. Для здійснення деформації прогину стержень навантажують за допомогою тягарців, що ставляться на шальку, яка гострим кінцем натискує на середину стержня. На цю ж частину опирається кінець інди­катора, за допомогою якого визначають стрілу прогину.

1. Встановити гострі кінці шальки і індикатора на середині віддалі між гос­трими краями призми, на яких лежить стержень.

2. Масштабною лінійкою виміряти довжину стержня між точками опори з точністю до 1 мм.

3. Штангенциркулем (мікрометром) виміряти в кількох місцях ширину і товщину стержня.

4. Покласти на шальку і зробити відлік по індикатору.

5. Виміри повторити тричі (взявши різні тягарці).

6. Обчислити модуль Юнга та похибки вимірювань. Дані записати в таблицю. Зробити висновки.

Таблиця.

№ п/п	Матеріал стержня
		, м	, м	,м	, Н	, м	,	,	, %
									х
									х
									х
Сер	х	х	х	х	х	х

Тестові завдання та контрольні запитання для визначення ступеню готовності до виконання роботи та її захисту

1. Що таке деформація тіла?

2. Що називається абсолютною, відносною деформацією?

3. Проаналізувати деформацію згину стержня прямокутного перерізу.

4. Записати формулу стріли прогину стержня прямокутного перерізу.

5. Сформулювати закон Гука та записати його.

6. Що називається модулем Юнга? Його фізичний зміст.

7. Чим визначається величина модуля Юнга?

8. Що називається границею міцності, пружності?

9. Як впливають дефекти структури на пружні властивості кристалічних тіл?

10. Пояснити деформацію прогину з точки зору кристалічної будови твердого тіла?

4