Теорія методу і опис лабораторної установки

В лабораторній роботі досліджується деформація розтягу стальної дротини. Вимірювальна установка (рис.3.6) складається з дротини - 1, індикатора видовження годинникового типу - 2, платформи – 3, тягарців – 4.

Дія зовнішньої сили моделюється за допомогою тягарців відомої маси - 4, які встановлюють на платформу 3.

Рис.3.6

Якщо встановити певне навантаження, дротина буде зазнавати деформації розтягу. При пружних деформаціях результуюча внутрішніх пружних сил, що виникають у дротині в будь-якому перерізі, зрівноважує прикладену до неї зовнішню силу. Тому при пружній деформації значення внутрішніх пружних сил можна визначити за величиною зовнішньої сили, що діє на тіло ).

Скористаємось законом Гука для стержнів для визначення модуля Юнга Е. Маємо:

; ;

де S - площа перерізу дротини, - абсолютне видовження, а - початкова довжина дротини.

Оскільки ), можна записати:

Звідки знаходимо:

Площа поперечного перерізу дротини:

де d - діаметр дротини.

Таким чином, модуль Юнга для дротини:

. (3.3)

Завдання роботи

1. Дослідити пружні деформації розтягу стальної дротини.

2. Переконатися в виконанні закона Гука при малих деформаціях.

3. Визначити дослідним шляхом модуль Юнга матеріалу дротини.

4. Побудувати графік залежності видовження дротини від розтягуючої сили.

Виконання роботи

Прилади і матеріали: мікрометр, індикатор годинникового типу, масштабна лінійка, набір тягарців.

1. Виміряти довжину і діаметр дротини три рази, визначити їх середні значення, результати занести до таблиці 3.

2. Визначити похибки і при визначенні діаметра і довжини дротини. Якщо всі виміри довжини і діаметру співпадають (; ), то за абсолютну похибку приймають похибку приладу, який використовується при дослідах. Похибка лінійки складає половину найменшої поділки лінійки, а точність мікрометра вказана на ноніусному барабані мікрометра.

3. Встановити шкалу мікрометра годинникового типу на нуль.

Для цього поверніть зовнішнє кільце шкали мікрометра, так, щоб стрілка індикатора сумістилась з нулем циферблату.

4. Навантажити дротину тягарцем мінімальної маси визначити видовження дротини за індикатором.

5. Зовнішня сила визначається як .

6. Потім послідовно навантажувати дротину тягарцями більшої маси () і повторити дії, аналогічні діям пунктів 4-5 і визначити відповідні значення видовження (), занести їх у таблицю 3.