Wydzia| EAIiE |
Maciej Fabi |
Rok I |
Grupa: 2 |
Zespó 3 |
|
Pracownia fizyczna
|
Temat: Wyznaczanie moduu Young'a |
Numer wiczenia: 11 |
|||
Data wykonania |
Data oddania |
Zwrot do poprawy |
Data oddania |
Data zaliczenia |
Ocena |
Cel wiczenia
Celem wiczenia jest wyznaczenie moduu Young'a metod statyczn mierzc wyduenie drutu wykonanego z danego materiau obcionego sta si.
Wstp teoretyczny
Jeli na jakie ciao wywrzemy pewn si to moe ono ulec odksztaceniu - deformacji. Moe ono mie posta zwizan ze zmian objtoci - odksztacenie objtociowe lub te ze zmian ksztatu ciaa - odksztacenie postaci. Sia odksztacajca powoduje zmian odlegoci midzy czsteczkami. Przeciwdziaaj si temu siy midzyczsteczkowe, które w tym przypadku s siami sprystoci. S one równe co do wartoci, ale przeciwnie skierowane do si odksztacajcych. Sia midzyczsteczkowa ronie liniowo wraz z odksztaceniem. Opisuje to prawo Hooke'a:
(1)
gdzie:
p - cinienie;
E - modu Younga;
Modu Younga - zaley on od rodzaju odksztacenia materiau, temperatury oraz od obróbki termicznej i mechanicznej materiau. Na jego podstawie moemy si zorientowa o wielkoci si wewntrznych (sprystych) w danym materiale.
W momencie ustania dziaania zewntrznej siy odksztacajcej siy napi wewntrznych spowoduj powrót do swych pierwotnych wydue. Nastpi to jednak wtedy gdy sia odksztacajca nie przekroczy pewnej granicy sprystoci. W przeciwnym bowiem razie doznane odksztacenia ciaa nie ustpi z chwil zniknicia si zewntrznych. Takie odksztacenie nazywamy plastycznym.
Prawo Hooke'a jest suszne jedynie w odniesieniu do odksztace sprystych a wic znikajcych z dziaaniem si zewntrznych.
W naszym dowiadczeniu nie przekraczamy progu sprystoci wic do wyznaczenia moduu Younga bdziemy stosowa prawo Hooke'a.
Po przeksztaceniu wzoru opisujcego prawo Hooke'a i uwzgldnieniu zalenoci p = F/S otrzymujemy:
. (2)
Majc dan rozcigajc si zewntrzn, powierzchni przekroju i dugo ciaa, oraz mierzc wyduenie l jestemy w stanie wyznaczy modu Younga dla danego materiau.
Sia rozcigajca drut powstaje przez uycie odwaników o masie m. Funkcj bezporednio mierzon jest zaleno zmian dugoci Dl od masy odwaników m. Zgodnie z prawem Hooke'a funkcja Dl(m) powinna by prost dla której okreli mona wspóczynnik nachylenia a. Ostatecznie modu Younga obliczamy jako