Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Механика

Определение модуля Юнга по деформации растяжения и изгиба  Просмотрен 36

Лаборатория общего

физического практикума

Раздел: МЕХАНИКА

 

Тирасполь - 2020

 

Лабораторная работа №1.04

 

Определение модуля Юнга по деформации

Растяжения и изгиба

 

Цель работы:Определение модуля Юнга из растяжения и изгиба.

Приборы и принадлежности:прибор для определения модуля упругости из растяжения, прибор для определения модуля упругости из изгиба, линейка, зрительная труба, микрометр, штангенциркуль, набор грузов.

 

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

 

Причиной возникновения сил упругости является деформация тела. Эти силы имеют электромагнитную природу. При деформации тела электронные оболочки атомов, из которого оно состоит, тоже деформируются, что приводит к потере электронейтральности атомами, и они ведут себя как заряженные частицы. В этом случае между ними возникают электромагнитные силы, стремящиеся вернуть атомы в электронейтральное состояние. Результирующая этих сил и есть сила упругости.

Деформация – это изменение формы и размеров тела при внешнем воздействии на него.

Выделяют следующие этапы деформации:

1) упругая – тело принимает прежнюю форму и размеры после снятия деформации.

2) пластическая– тело не принимает прежней формы и размеров

3) приводящая к разрыву молекулярных связей.

Выделяют также следующие виды деформации: растяжение (сжатие), изгиб (кручение), сдвиг.

В случае упругих линейных деформаций (деформации сжатия и растяжения), сила упругости определяется довольно простым соотношением

, (1)

где - смещение, полученное телом при деформации; - коэффициент жесткости, который зависит от природы материала, из которого изготовлено тело, а также от размеров этого тела. Для коэффициента жесткости даются табличные значения. В случае других деформаций расчет сил упругости усложняется.

Соотношение (1) представляет собой математическое выражениезакона Гука и показывает, что сила упругости пропорциональна величине деформации и направлена против нее (рис. 1).

Как видно из рисунка, сила упругости по III закону Ньютона равна по модулю и противоположна по направлению деформирующей силе. Поэтому деформацию можно характеризовать исходя из значения этой силы. В частности, пользуются понятием механического напряжения. Механическое напряжение это величина равная деформирующей силе приходящейся на единицу поверхности, к которой она приложена. Выделяют два вида механического напряжения: тангенциальное и нормальное . Тангенциальное механическое напряжение возникает тогда, когда деформирующая сила направлена по касательной к поверхности,

а нормальное – по нормали к поверхности. При равномерном распределение деформирующих сил в теле и малых величинах деформации, деформацию растяжения (сжатия) характеризуют нормальным напряжением, а деформацию сдвига тангенциальным напряжением.

По определению нормальное и тангенциальное напряжения определяются соотношениями:

,(2)

.(3)

Экспериментально установлено, что нормальное напряжение пропорционально относительному удлинению физического объекта при его деформации:

, (4),

где - модуль Юнга (величина, характеризующая природу материала), - относительное удлинение тела, а - длина недеформированного тела в направлении деформации.

Сопоставляя соотношения (2) и (4) можно найти деформирующую силу и сравнить ее с (1) в силу III закона Ньютона:

(5)

Как видно, коэффициент жесткости действительно зависит от размеров объекта и природы его материала:

. (6)

Предыдущая статья:Определение плотности жидкого тела методом гидростатического взвешивания Следующая статья:Ход работы: Установить зрительную трубу, Подвесить груз
page speed (0.0125 sec, direct)