Экспериментальная установка

Рис.5

Установка для определения модуля упругости состоит из массивной платформы 1 с двумя стойками, на которые помещают образец 2 (Рис.5.). На конце неподвижной стойки укреплена опорная призма 3. На конце подвижной стойки опорная призма заменена вращающимся роликом 4 для уменьшения трения при перемещении образца. Кроме того, между стойками имеется стержень с укрепленным на нем в вертикальном положении микрометром 5.

При соприкосновении жала микрометра 1 с контактной пластинкой 2 ( Рис.6), наложенной на середину образца имеется крючок 4 для подвешивания грузов.

Подводя жало микрометра к контактной пластинке, при загорании лампы фиксируются показания микрометра: n_o – без нагрузки, n – при подвешивании к образцу груза массой m. Стрела прогиба при этом равна:

l = n_o - n.

Рис.6

Подставляя это выражение в формулу (3), получаем

(4)

Учебные задачи

Приборы и принадлежности: установка для изучения упругих свойств материалов, образцы костной ткани кролика с различным содержанием кальция, стальной образец, набор грузов, линейка, микрометр.

Задание 1. Определение модуля Юнга для неорганических и органических материалов.

1. Микрометром и линейкой измерьте ширину b, толщину a и длину L представленных образцов костной ткани и металлической пластины (длина измеряется как расстояние между точками опоры). Каждое измерение проделайте три раза в разных местах образца и вычислите средние значения b_ср, a_ср и L_ср.. Результаты внесите в таблицу 1.

Таблица 1.

Образец

a1,2,3, м

aср

b1,2,3, м

bср

L, м

Кость-1

Кость-2

Сталь

2. Положите образец на опоры и подключите установку к источнику питания.

3. Подведите жало микрометра к контактной пластинке до загорания сигнальной лампочки и снимите показания n₀ микрометра.

4. Последовательно нагрузите образец грузами массой m и сделайте соответствующие замеры показаний n микрометра.

5. Вычислите модуль упругости E образца при каждой нагрузке и найдите E_ср.

6. Результаты внесите в таблицу 2

Таблица.2

Образец	n0, м	m, кг	n, м	E, Па	Еср, Па
Кость-1		0,5 1.0 2.0
Кость-2		0,5 1.0 2.0
Сталь		0,5 1.0 2.0

Задание 2 Сравнить упругие свойства костной ткани и стальной пластины

Сделать вывод в котором указать?

1.Какие свойства материала характеризует модуль Юнга.

2.Как коррелируют полученные Вами результаты с табличными данными.

Вопросы для контроля результатов усвоения

1. Что называется деформацией? Перечислите виды деформации.

2. Что такое механическое напряжение? В каких единицах оно измеряется в системе СИ?

3. В чем заключаются особенности строения костной ткани ?

4. Как определяется модуль упругости в данной работе ?

5. Как сравниваются упругие свойства различных материалов ?