LABORATORIUM FIZYKI OGÓLNEJ
SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA nr 12
TEMAT: Wyznaczanie modułu sztywności metodą
dynamiczną.
1. OPIS TEORETYCZNY.
Ciało nazywamy sprężystym, jeżeli odkształcenia, wywołane działającymi na nie siłami, znikają zupełnie po usunięciu tych sił.
Istotę sprężystości można zrozumieć rozważając chociażby w przybliżeniu strukturę wewnętrzną ciała stałego. Każde ciało jest zbudowane z atomów lub cząsteczek, między którymi działają siły nazywane międzycząsteczkowymi. Siły te są w ciałach stałych na skutek małych odległości międzycząsteczkowych na tyle duże, że cząsteczki są dzięki temu uporządkowane, tworząc regularną strukturę przestrzenną, nazwaną siecią krystaliczną. Każda cząsteczka, nazywana w taki przypadku również węzłem sieciowym ma swoje położenie równowagi, wokół którego wykonuje niewielkie, chaotyczne, zależne od temperatury ciała drgania. Powstanie stanu równowagi trwałej wynika z faktu, że między każdymi dwiema cząsteczkami występują dwojakiego rodzaju siły : przyciągania oraz odpychania, o niejednakowej zależności od odległości międzycząsteczkowej, przy czym siły odpychania rosną zawsze znacznie bardziej wraz ze zbliżaniem się cząsteczek niż siły przyciągania.
Prawo Hooke'a formułuje zależność między naprężeniem a odkształceniem:
Jeżeli naprężenia w ciele są dostatecznie małe ,to wywołane przez nie odkształcenia względne są do nich wprost proporcjonalne.
2. WYZNACZENIE MODUłU SZTYWNOŚCI.
1. Pomiar długości drutu l
| Długość drutu (l ) | cm | 65,40 |
2. Pomiar średnicy drutu d.
| Lp. | d | d |
| mm | m | |
| Wartość średnia | 0,6 | 0,01 |
3. Pomiar średnicy tarczy dodatkowej s.
| Lp | s | s |
| mm | mm | |
| 1 | 139,7 | 0,1 |
| 2 | 140,1 | 0,1 |
| 3 | 140,9 | 0,1 |
| 4 | 140,4 | 0,1 |
| 5 | 139,9 | 0,1 |
| 6 | 140,2 | 0,1 |
| 7 | 139,9 | 0,1 |
| 8 | 139,6 | 0,1 |
| 9 | 140,2 | 0,1 |
| 10 | 140,1 | 0,1 |
| Wartość średnia | 140,1 | 0,1 |
4. Wyznaczenie masy tarczy dodatkowej K.
| Masa tarczy dodatkowej K | kg | 0,36 |
5. Wyznaczenie czasu t trwania n drgań nieobciążonej tarczy i czasu t1 trwania drgań tarczy obciążonej.
| Lp | n | t1 | t2 | t3 | t4 | t5 | t średnie |
| s | s | s | s | s | s | ||
| 1 | 50 | 389,27 | 388,56 | 391,01 | 390,23 | 392,11 | 390,24 |
| 2 | 50 | 459,20 | 450,21 | 449,30 | 454,10 | 450,20 | 452,60 |
6. Wyznaczenie wartości G.
3. ZESTAW PRZYRZĄDÓW.
Wahadło torsyjne,
Suwmiarka,
Elektroniczny licznik okresu i czasu.(stoper)
4. UWAGI I WNIOSKI.
Przeprowadzone ćwiczenie potwierdziło założenia teoretyczne.
Podczas pomiaru n bez dodatkowej tarczy nie uwzględniono pięciu pierwszych pomiarów ze względu na zbyt szybki ruch tarczy. Wykonano powtórny pomiar 5x50 wahnięć
bez obciążenia tarczą dodatkową, następnie pomiar z obciążeniem tarczą dodatkową K.
. W doświadczeniu wykorzystaliśmy następujące urządzenia : suwmiarka, oraz elektroniczny licznik mierzący czas. Błąd w pomiarze został spowodowany niedokładnością przyrządów pomiarowych , nieprecyzyjnym odczytem wyników podczas pomiaru czasu. Skorzystaliśmy z podanych przyrządowych błędów : , a suwmiarka o dokładności 0,1 mm. Do obliczenia błędu z jakim wyznaczono moduł sztywności G posłużyliśmy się metodą różniczki logarytmicznej , Nasze ćwiczenie składało się z 5 pomiarów dla tarczy stałej i 5 pomiarów dla tarczy dodatkowej. Liczba drgań wahadła n = 50. Na wyliczony błąd modułu sztywności wpływają błędy poszczególnych wielkości mierzonych w wykonanym doświadczeniu .