Экспериментальная часть
Приборы и оборудование: лабораторная установка, набор грузов (гирь).
Лабораторная установка и методика измерений
Установка для измерения схематически показана на рис. 14.3. Исследуемый образец (резиновый шнур) 1 имеет на концах металлические зажимы 2. Верхний зажим закреплен неподвижно к штативу, к нижнему зажиму подвешена платформа 3 для размещения гирь 4. Параллельно образцу закреплена линейка 5. На шкале линейки 5 находится стрелка 6, основание которой закреплено на нижнем зажиме. При растяжении образца стрелка перемещается на величину абсолютного удлинения.
В
нашем опыте роль внешней силы
играет сила тяжести
.
Из определения напряжения
,
закона Гука
для цилиндрического образца диаметром
,
искомое соотношение для модуля Юнга
имеет вид:
.
(14.7)
Порядок выполнения работы
При свободной от гирь платформе штангенциркулем измерьте диаметр ненагруженного образца . Следите, чтобы штангенциркуль не зажимал резину, а лишь только касался ее поверхности. Результаты всех измерений и вычислений записывайте в таблицу 14.1.
Таблица 14.1
|
||||||
Измеряемая и рассчитываемая величина |
Ненагруженный образец |
1-й груз |
2-й груз |
3-й груз |
4-й груз |
5-й груз |
m, кг |
0 |
|
|
|
|
|
, мм |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
, мм |
|
– |
– |
– |
– |
|
, мм |
0 |
– |
– |
– |
– |
|
, Н |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
– |
– |
– |
– |
– |
, |
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
|
|
– |
– |
– |
– |
– |
|
|
– |
– |
– |
– |
– |
|
|
||||||
,
,
мм
,
,
По шкале линейки найдите длину ненагруженного образца . За концы образца можно принимать внутренние концы зажимов. Оцените погрешность этой величины
.Найдите начальное положение стрелки
.
Положение стрелки отмечают с точностью
0.5 мм, то есть погрешность измерения
удлинения равна
.
Ставьте на платформу грузы парами (симметрично подвесу во избежание перекоса). Каждый раз отмечайте показания стрелки . Вычислите удлинения .
При максимальной нагрузке штангенциркулем измерьте диаметр образца .
Для проверки применимости закона Гука постройте графики зависимости модуля Юнга от напряжений .
Рассчитайте ошибку определения модуля Юнга (достаточно рассчитать для одного опыта).
Значения модуля Юнга, совпадающие с учетом ошибки друг с другом, т.е. не выходящие за границы значений интервала
,
позволяют определить истинное (среднее)
значение модуля Юнга. С учетом этого
определите среднее значение модуля
Юнга.Определите значение коэффициента Пуассона.
Сделайте выводы.
Замечание: относительная погрешность модуля Юнга может быть рассчитана по формуле:
.