ТЕМА: визначення модуля пружності ґуми
НАВЧАЛЬНА МЕТА: експериментально перевірити закон Гука і визначити модуль пружності
ОБЛАДНАННЯ ТА ОСНАЩЕННЯ: гумова смужка довжиною 20-30 см з дротяною петелькою на кінці; динамометр лабораторний на 4 Н; вимірювальна лінійка з міліметровими поділками; штангенциркуль.
ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПЛОЖЕННЯ
При деформації тіла виникає сила, яка прагне відновити колишні розміри і форму тіла. Ця сила виникає внаслідок електромагнітної взаємодії між атомами і молекулами речовини. Її називають силою пружності.
Найпростішими видами деформації є деформація розтягу та тиснення:
Рисунок 1 – Деформація
Відношення ε = x / l називається відносною деформацією, а відношення σ = F / S = - Fупр / S, де S - площа поперечного перерізу деформованого тіла, називається напругою. Тоді закон Гуку можна сформулювати так: відносна деформація ε пропорційна напрузі σ:
Коефіцієнт E в цій формулі називається модулем Юнга. Модуль Юнга залежить тільки від властивостей матеріалу і не залежить від розмірів і форми тіла. Модуль Юнга різних матеріалів міняється в широких межах. Для сталі, наприклад, E ≈ 2•1011 Н/м2, а для гуми E ≈ 2•106 Н/м2, тобто на п'ять порядків менше.
Для розтягу тіла формулу закону Гука можна записати так:
звідки 
де Е - модуль пружності (Юнга) речовини, з якої складається деформоване тіло. Якщо виміряти F, l, S і Δl, то можна визначити модуль пружності Е.
ХІД РОБОТИ
1 За допомогою штангенциркуля виміряйте ширину а і товщину b поперечного перерізу гумової смужки (або діаметр d, якщо переріз гуми - круг) і обчисліть її площу.
2 Закріпіть вільний кінець Гумової смужки з штативі і виміряйте її довжину від нижнього краю лапки штатива до петлі.
3 Зачепіть гачок динамометра за дротяну петлю і розтягуйте гуму. Виміряти силу пружності, яка виникає від розтягу гуми на 5, 10, 15, 20, 25, 30 мм
4 За даними досліду побудуйте графік залежності розтягу гуми від прикладеної до неї сили.
5 Виділіть на графіку прямолінійну ділянку, і в межах цієї ділянки обчисліть модуль пружності для трьох-чотирьох значень сили.
6 Обчисліть середнє значення модуля пружності. 
де n – кількість дослідів.
7 Розрахувати абсолютну ΔE та відносну ε похибки. 
, 
де n – кількість дослідів.
8 Результати вимірювань і обчислень запишіть у таблицю.
Таблиця 1 – Вимірювання та розрахунки
| а, м | b, м | d,м (якщо переріз гуми круглий) | S,м2 | l0, м | l, м | Δl, м | F, Н | E, Па | ΔE, Па | ε % |
ЗМІСТ ЗВІТУ
1 Мета роботи
2 Обладнання
3 Таблиці з дослідженнями та розрахунками
4 Розрахунки
5 Висновки
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО ЗАХИСТУ:
1 Що характеризує модуль пружності?
2 Якщо для дослідів взяти Гумову смужку з більшим поперечним перерізом. То чи зміниться значення модуля пружності? А якщо смужка буде довша?
3 Чому для визначення модуля пружності треба брати значення сил у межах прямолінійної ділянки графіка?
