ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Форма звіту до лабораторної роботи 117.

 

1. Завдання.

2. Рисунок установки.

3. Робочі формули з розшифруванням величин.

4. Формули для обчислення похибок:

 

; ; .

 

5. Результати вимірювань та обчислень:

 

№ п/п
1-5                        
с/зн.                        

 

 

№ п/п
1-7            
с/зн.            

 

6. Кінцеві результати:

 

; ; ; ;

; ; ; .

 

7. Графіки залежностей і .

8. Висновки.

 


Лабораторна робота 118. ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ПРУЖНОЇ ДЕФОРМАЦІЇ РОЗТЯГУ ДРОТИНИ

 

Завдання: дослідити процес пружної деформації дротини та за вимірюваннями абсолютного видовження дротини обчислити модуль Юнга та об’ємну густину енергії.

Приладдя: установка для вимірювання деформації дротини, лінійка або рулетка, мікрометр.

Теоретичний матеріал, який потрібно засвоїти під час підготовки до виконання роботи: деформація твердих тіл, закон Гука, модуль Юнга, межа пружності й міцності, діаграма розтягу, пластичні деформації.

Література:

1. § 19, с.47-51; § 27, с.77-79.

2. § 7.1-7.4, с.98-102; § 5.8.3, с.86.

3. § 7.7, с.54-56; § 11, с.117-122.

4. § 5.2-5.4, с.115-124.

Опис установки.

Установка для вимірювання абсолю-тного видовження тіл (дротини) під час деформації розтягу складається з шини 1, до якої прикріплені три кронштейни 2. До верхнього кронштейна кріплять один кінець дротини 3; інший її кінець закріплений у штоці, який проходить через напрямну втулку нижнього кронштейна i закінчується платформою 4 для установки тягарів. Середній кронштейн слугує для кріплення індикатора 5, яким вимірюють абсолютне видовження. Щоб забезпечити рівномірне навантаження верхнього кронштейна в процесі виконання роботи, до нього за допомогою двох штанг прикріплюють платформу 6, на якій зберігаються тягарі.

Виведення робочих формул.Пружні властивості матеріалу характеризують такі сталі величини як коефіцієнт Пуассона m, модуль зсуву N та модуль Юнга Е. Пружну деформацію розтягу (стиску) описує закон Гука

, (1)

де s = F/S називають механічним напруженням (сила, віднесена до одиниці площі поперечного перерізу), – відносне видовження; Е – модуль Юнга, (стала, яка залежить від матеріалу та його фізичного стану).

Розглянемо детальніше процес видовження дротини під дією зовнішньої деформівної сили F. Нехай l0 – початкова довжина недеформованої дротини. Якщо до дротини прикласти силу F, то дротина видовжиться на Dl i її довжина стане , де Dl – це абсолютне видовження дротини; відношення називають відносним видовженням. За умови малих деформацій дротини виконується закон Гука (1). Тоді з (1) та наведених вище формул можна отримати такий вираз для модуля Юнга:

. (2)

У цій роботі сила F, яка деформує дротину – це сила ваги тягарців навантаження Р. Тоді, враховуючи, що та F=P=mg, одержимо робочу формулу для обчислення модуля Юнга:

. (3)

Виведемо формулу для обчислення густини енергії пружного розтягу. Для того, щоб деформувати тіло потрібно виконати над ним роботу. Відповідно деформоване тіло саме може виконати роботу, оскільки воно має запас потенціальної енергії. Ця енергія називається пружною. Обчислимо енергію розтягнутої дротини. Прикладемо до дротини силу і будемо повільно збільшувати її від початкового значення до кінцевого . Під час цього відбувається видовження дротини від до . За законом Гука = , де – коефіцієнт пружності, який можна виразити через модуль Юнга . Уся робота в нашому випадку витратиться на приріст пружної енергії

. (4)

Оскільки в кінці розтягу , то . Враховуючи це, отримаємо:

. (5)

Визначимо об’ємну густину пружної енергії, тобто пружну енергію, яка припадає на одиницю об’єму деформованої дротини. Для цього ліву та праву частини виразу (5) розділимо на об’єм дротини :

. (6)

Скориставшись законом Гука у вигляді і формулою (3), отримуємо робочу формулу для об’ємної густини пружної енергії

. (7)

 

Порядок виконання роботи

1. Тричі виміряти мікрометром діаметр закріпленої у кронштейні дротини в декількох місцях.

2. Виміряти довжину дротини за допомогою лінійки або рулетки.

3. Повертанням шкали індикатора видовження дротини встановити його стрілку в нульове положення.

4. Зняти із платформи рівномірного навантаження кронштейна один тягар mi навантажити ним платформу штока деформації дротини. За шкалою індикатора виміряти абсолютне видовження дротини i. Результати експерименту записати в таблицю.

5. Повторити ці вимірювання для навантажень платформи тягарами 2m, 3m, 4m і 5m. Вимірювання повторити п’ять разів для кожного навантаження. Результати експерименту записати в таблицю.

6. Обчислити за робочою формулою (3) модуль Юнга для кожного з п’яти значень навантажень. Результати обчислень усереднити.

7. Побудувати графік залежності абсолютного видовження дротини від величини деформуючої сили =f (mg).

8. За робочою формулою (7) обчислити об’ємну густину пружної енергії для п’яти значень напружень.

9. Побудувати графік залежності об’ємної густини енергії від деформуючої сили .

10. Оцінити точність виконаних вимірювань та обчислень. Зробіть відповідні висновки.

 

Контрольні запитання

1. Сформулюйте та запишіть закон Гука.

2. Що називають механічним напруженням, абсолютним та відносним видовженнями?

3. Який фізичний зміст має модуль Юнга?

4. Що таке межа пружності та міцності?

5. Нарисуйте і поясніть типову діаграму деформації розтягу. Покажіть на діаграмі ділянки, які відповідають пружній та пластичній деформаціям.

6. Що таке плинність деформованого тіла?

7. За яких умов виникає залишкова деформація?

8. Який зв’язок між модулем пружності та коефіцієнтом Пуассона?

9. Як визначити роботу змінної сили?

 

 

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти