III. Выполнение работы. Описание установки.

На испытуемой проволоке АВ длиной l = 1,58 м подвешена массивная платформа Р, обеспечивающая небольшое предварительное натяжение (рис. 2). На платформу накладываются грузы М одинаковой массы по 2 кг. Под действием силы тяжести груза проволока удлиняется на величину , называемую абсолютным удлинением. Оно измеряется индикатором-микрометром стрелочного типа (часового типа) с ценой деления 0,01 мм.

Подвижный штифт индикатора III упирается в стеклянную пластинку, прикрепленную к платформ снизу. Для удобства расчета шкалу можно вращать относительно корпуса индикатора. Чтобы платформа располагалась горизонтально, проволока заключена в трубку Т, жестко скрепленную с платформой, а в платформе имеются вертикальные пазы, в которые при проседании платформы входят направляющие (на рис. 2 не показаны).

1. Измерить микрометром диаметр проволоки d в нескольких местах, занести в таблицу 1 среднее значение диаметра и площадь поперечного сечения проволоки .

2. Проверить правильность установки индикатора. Подвижный штифт индикатора должен быть расположен строго вертикально и слегка прижат контактной головкой к стеклянной пластинке на нижней поверхности платформы Р. Шкала индикатора вращается до совпадения нуля со стрелкой.

3. Накладывая на платформу грузы (по одному), записать показание индикатора в таблицу 2.

Таблица 1.

(м)	(м)	(м)	(м)	(м2)

Таблица 2.

Число грузов N	Упругая сила (Н)	Напряжение (Па)	Удлинение (м)	Относительное удлинение	Модуль Юнга (Па)
1. 2. 3. 4. 5.

m = 2 кг =1,58 м, N – количество грузов.

4. Вычислить среднее значение модуля Юнга.

5. Построить диаграмму растяжения по данным опыта и вычислить модуль Юнга как тангенс угла наклона прямой .

6. Сравнить среднее расчетное значение модуля Юнга (п. 4) с графическим (п. 5).

7. Определить абсолютную и относительную погрешности, сравнив экспериментальное значение модуля Юнга с табличным (см. вещество сталь).

Примечание.

При построении графика удобнее брать значение и т.к. при построении графика относительное удлинение приходится увеличивать в 10⁵ раз, а напряжение уменьшать в 10⁶ раз, и значение модуля Юнга Е, пользуясь графиком, найдем по формуле:

IV. Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

1. Краткое описание работы.

2. Расчетные формулы.

3. Экспериментальные данные.

4. Результаты расчета.

5. График .

6. Выводы.

V. Контрольные вопросы.

1. Назвать виды деформации.

2. Какая деформация называется упругой?

3. Сформулировать основной закон упругой деформации.

4. Что называется модулем Юнга?

5. Что называется коэффициентом упругости, напряжением, абсолютным и относительным удлинением?

6. Чему равна энергия упруго деформированного тела?

7. Начертите диаграмму растяжения и укажите на ней предел упругости, пластичности и прочности.

8. Какая деформация называется пластической?

9. Стальная проволока диаметром 1 мм имеет длину 5м, когда на ней висит груз 20 кг. На сколько удлинится проволока, если груз увеличить еще на 10 кг.

10. Найдите работу, которую необходимо затратить, чтобы сжать пружину на 15 см, если известно, что сила пропорциональна деформации и под действием силы 20 Н пружина сжимается на 1 см.

11. К проволоке диаметром 2 мм подвешен груз массой 2 кг. Найдите напряжение, возникшее в проволоке?

12. Товарный вагон массой 31 т, двигаясь в тупике со скоростью 40 см/с, наталкивается своими буферами на два упора. Буфера сжимаются, а упоры почти не деформируются. Пружина каждого из буферов сжимается под действием силы 10 кН на 7 мм. На сколько сожмутся пружины буферов?

13. Стальной стержень массой 5 кг растянут на 0,001 своей первоначальной длины. Найдите потенциальную энергию растянутого стержня.