Яку деформацію називають пружною пластичною? У чому суть закону Гука?

Теоретичні відомості та опис установки

Якщо до тіла прикласти взаємно зрівноважені сили, то тіло деформується. Деформацію називають пружною, якщо після зняття сил відновлюються початкова форма і розміри тіла. При розтягу (стиску) однорідного стержня його видовження (скорочення) , у межах пружності прямо пропорційне прикладеній силі F, початковій довжині L і обернено пропорційне площі поперечного перерізу:

(1)

де - коефіцієнт пружності, який залежить тільки від матеріалу стержня. Цю закономірність установив Гук і її називають законом Гука.

Величина Е в (1) використовується як кількісна характеристика пружних властивостей матеріалу і називається модулем Юнга.

У даній роботі треба експериментальне дослідити деформацію розглянутої стальної дротини, перевірити виконання закону Гука і визначити модуль Юнга матеріалу дротини.

Вимірювальна установка складається з дротини L, індикатора видовження, тягарів відомої маси. Модуль Юнга Е для дротини круглого перерізу діаметром d дорівнює:

(2)

де – розтягуюча сила, викликана одним тягарем; – середнє значення видовження під дією сили F₀.

Порядок виконання роботи

1. Виміряти довжину і діаметр дротини кілька разів, результати занести в графи 2, 3 табл.

№ п/п	L, см	d, см	Сила розтягу (стиску), Н	Видовження мм, при	, мм	, мм
навантаженні	розвантаженні	навантаженні	розвантаженні	навантаженні	розвантаженні
		0,025	4,4	0,72	0,75	0,75	0,75	0,75	0,76	0,75	0,75
			8,8	1,44	1,46	1,44	1,46	1,45	1,47	1,45	0,7
			13,2	2,16	2,19	2,15	2,17	2,16	2,17	2,1	0,65
			17,6	2,82	2,87	2,9	2,9	2,89	2,91	2,88	0,78
				3,57	3,57	3,6	3,6	3,6	3,6	3,59	0,71

 

2. Установити індикатор на нуль при не навантаженій дротині.

3. Послідовно навантажувати дротину тягарями однакової маси (тягарі кладуть на шальку без удару) і записувати значення видовження дротини за індикатором. Потім дротину розвантажити в зворотному порядку. Покази індикатора записати в графи 5-6. Експеримент повторити ще два рази і заповнити графи 7-10.

4. Для кожного навантаження знайти середнє значення видовження дротини і заповнити графу 11.

5. Побудувати графік залежності видовження дротини від розтягуючої сили (згідно з даними граф 4 та 11).

6. За формою графіка зробити висновок про виконання (чи порушення) закону Гука.

7. За даними графи 11 визначити середнє значення розтягу дротини під дією одного тягаря F₀, за формулою (2) - модуль Юнга матеріалу дротини і порівняти його з табличним значенням для сталі.

8. Знайти похибки вимірювання і знайденого значення модуля Юнга.

Остаточний результат записати у вигляді:

 

Розрахунки:

 

ГПа

ГПа

ГПа

ГПа

ГПа

ГПа

ГПа

ГПа

ГПа

ГПа

ГПа

= 2,24 ГПА

ГПа

=(2,096 Па

 

Висновок:

Висновок: для більш точного визначення модуля Юнга, кілька разів проводили заміри, використовуючи установку для вимірювання видовження дротини при її навантаженні, набір тягарів, мікрометр, лінійку. Але, враховуючи неточність застосовуваних приладів, які мають свою досить велику похибку, ми отримали в результаті порушення закону Гука. Це наочно видно з будованого за дослідними даними графіка.

 

Відповіді:

Яку деформацію називають пружною пластичною? У чому суть закону Гука?

Пружна деформація — деформація, що не викликає незворотних змін у структурі тіла.

При пружній деформації тіло повертає собі попередні розміри й форму при знятті напруження.

Область фізики і розділ механіки суцільних середовищ, що вивчають пружні деформації називаються теорія пружності.

Інші види деформації викликають незворотні зміни у структурі тіла. Сюди відносять: пластичну деформацію як миттєву так і в'язку (наприклад, повзучість).

З погляду мікроскопічної будови твердого тіла, пружна дефомація виникає тоді, коли змінюються віддалі між атомами, проте кожен із атомів тіла залишається в своїй потенціальній ямі.

При малих пружних деформаціях напруження, що виникають в тілі, пропорційні деформації. В цій області справедливий закон Гука. При збільшенні навантаження вище границі пропорційності лінійність може порушуватися, хоча деформація залишатиметься пружною.

Закон Гука встановлює лінійну залежність між деформацією й механічними напруженнями.

Закон Гука справедливий для малих пружних деформацій.