Вопросы, знание которых обязательно для допуска к выполнению работы - раздел Образование, Работа № 1. Измерение линейных размеров, определение площадей, объемов и плотности твердых тел 1. Что Называется Деформацией Тела? Какие Деформации Называются Упругими, Ка...
1. Что называется деформацией тела? Какие деформации называются упругими, какие неупругими?
2. Какие тела относятся к упругим, неупругим, пластическим?
3. Как формулируется закон Гука применительно к изгибу (прогибу)? Когда он справедлив?
4. Что такое напряжение? В каких единицах оно измеряется?
5. Что называется модулем Юнга, каков его физический смысл и в каких единицах он измеряется? От чего зависит модуль Юнга?
6. Какая деформация называется однородной (неоднородной)?
7. Что называется абсолютной и относительной деформацией?
8. Какая нагрузка называется сосредоточенной (рассредоточенной)?
9. Как выражается энергия упруго деформированного тела?
10. Что называется пределом пропорциональности, упругости, текучести, прочности? Нарисуйте диаграмму напряжений.
11. Расскажите порядок выполнения работы.
введение
Деформация представляет собой особый вид движения, а именно: перемещение частей тела относительно друг друга под действием внешней силы. При деформации тела меняют объем и форму.
Деформация называется упругой, если она полностью исчезает после прекращения действия деформирующих сил. Под действием внешней силы тела могут растягиваться, сжиматься, изгибаться, скручиваться и т.д. Пропорциональность между нагрузкой и деформацией впервые была сформулирована Робертом Гуком в 1678 г.
Простейшим видом деформации является растяжение стержня длиной l под действием силы F. В результате действия силы стержень растянется на величину Dl, называемую абсолютным удлинением. При неизменной F Dl ~ l. Поэтому мерой деформации растяжения служит относительное удлинение e = Dl/l, которое измеряется в процентах. Противоположное направление силы приводит к деформации простого сжатия (рис. 1).
Упругое напряжение s определяется величиной f/s, растягивающей или сжимающей силы, отнесенной к единичной площади поперечного сечения стержня:
s . (1)
Естественно, в однородном стержне постоянного сечения величина s будет постоянна вдоль всей длины стержня, поэтому каждый элемент длины стержня будет подвергаться одинаковому растяжению.
Возникающее удлинение образца Dl под действием внешней силы F пропорционально величине действующей силы, первоначальной длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:
Dl =, (2)
где E - коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости или модулем Юнга. Модуль Юнга характеризует упругие свойства материала.
Из (2) получаем выражение для Е:
. (3)
Из формулы (3) следует, что модуль упругости не зависит от формы и размеров деформируемого тела.
Модуль Юнга Е численно равен напряжению s, вызывающему относительное удлинение e образца, равное единице. При e =1 начальная длина увеличивается в два раза. Однако разрыв образца наступает при значительно меньших напряжениях.
На рис. 2 приведен график зависимости s = f(e). Кривая 1 относится к пластическому телу; 2 - к хрупкому; 3 - к упругому.
Рассмотрим ход s=f(e) для упругого тела. Вначале с увеличением нагрузки e возрастает пропорциональность по s (линейный участок графика aб). В этой области справедлив закон Гука. Наибольшее напряжение, соответствующее б, до которого сохраняется пропорциональность между e и s, называется пределом пропорциональности (sПР).
Точка б’ соответствует напряжению, до которого тело испытывает упругие деформации (предел упругости sУП). При напряжении больше sУП происходят неупругие (пластические) деформации, т.е. после снятия напряжения наблюдаются остаточные деформации. Если s достигнет значения sТЕК, соответствующего точке с, материал начинает "течь" - длина его увеличивается без увеличения нагрузки. На стержне получается местное сужение (шейка). В результате этого s несколько увеличивается (участок cд). Точке д соответствует предел прочности.
smax - это максимальное напряжение, при котором еще не происходит разрушение материала. За этим пределом образец разрушается (точка e).
В данной работе модуль Юнга будем определять по прогибу. Поэтому этот вид деформации рассмотрим подробнее.
Из опыта известно, что величина деформации стержня зависит от способа его закрепления и рода нагрузки.
При работе стержня на изгиб возможны три способа его закрепления. Стержень может быть закреплен одним концом (рис. 3), может свободно лежать на двух опорах (рис. 4). Могут быть закреплены оба конца стержня (рис. 5).
Изгиб относится к виду неоднородных деформаций. При изгибе происходит растяжение одних слоев стержня и сжатие других (рис. 6). Нагрузка может быть как сосредоточенной (рис.7), так и рассредоточенной (рис. 8). Рассредоточенной нагрузкой может быть собственный вес стержня.
Для экспериментального определения Е чаще пользуются сосредоточенной нагрузкой, например весом гирь Р. Установлено, что если испытываемый образец имеет форму бруска, то при действии сосредоточенной нагрузки на середину образца величина прогиба Dl выражается формулой
Dl =, (4)
где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от способа закрепления (cм. рис. 3-5); h - высота бруска; L - длина бруска между точками опоры.
Если брусок свободно лежит на опорах, то k = 1/4 и модуль Юнга определится выражением
. (5)
Все темы данного раздела:
КАтеГорически запреЩается!
1. Включать силовые рубильники.
2. Включать электрические схемы без предварительной проверки их преподавателем или лаборантом.
3. Устранять неисправности в электрических цепях бе
Промахи
Это наиболее распространенная причина ошибок. Она возникает по вине экспериментатора, сделавшего неверный отсчет, неверно записавшего результат измерения, допустившего ошибку при вычислении. К пром
Систематические погрешности
Систематической называют такую погрешность, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повто
Случайные погрешности
Случайной называется погрешность, которая вызывается действием не поддающихся контролю многочисленных, независимых друг от друга факторов, изменяется от одного измерения к другому непредсказ
Абсолютная погрешность
Оценить отклонение каждого из результатов измерения от истинной величины можно лишь при наличии данных большого числа измерений с использованием теории вероятности. Однако на практике, в лаборато
Относительная погрешность
Абсолютная погрешность измерения не характеризует точности проведенных измерений. Поэтому для того, чтобы сравнить точность различных измерений и величин разной размерности, находят среднюю относи
Использование формул дифференцирования
Для определения абсолютных и относительных погрешностей искомой величины при косвенных измерениях можно воспользоваться формулами дифференцирования, потому что абсолютная ошибка функции равна абсол
Графическая обработка результатов измерений
Очень часто при выполнении лабораторной работы требуется проследить зависимость какой-либо физической величины от другой. В этом случае применяется графический метод. Все графики должны выполнятьс
Составление отчета
Лабораторная работа представляет собой самостоятельное, законченное исследование, пусть даже самое простое. Составление отчета является важным этапом выполнения работы. Оно преследует две основны
Вопросы, знание которых обязательно для допуска к выполнению работы
1. Что называется нониусом?
2. Что такое цена деления? Как определить цену деления нониуса?
3. Что называется погрешностью измерения? Чему равна погрешность нониуса?
4.
II. Микрометр
Микрометр позволяет измерять внешние размеры предметов, если они не превышают 100 мм, например: диаметр проволоки, т
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Прежде, чем пользоваться микрометром, необходимо убедиться, что нули его шкал совпадают: нуль барабана должен находиться против нуля линейной шкалы. Измеряемое тело помещают между винтом и противо
Для получения зачета необходимо
1. Продемонстрировать умение определять линейные размеры тел с помощью штангенциркуля и микрометра. Уметь оценивать погрешности при определении размеров тел.
2. Представить отчет по устан
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Оба груза равной массы нагружают перегрузками. Если перекладывать перегрузки с одной стороны на другую, то при постоянстве массы всей системы можно менять результирующую внешнюю силу, приложенну
Для студентов факультета технологии и предпринимательства
1. Дайте определение следующих кинематических понятий: материальная точка, траектория, перемещение, пройденный путь, скорость, ускорение?
2. Запишите связь между кинематическими величинами
Для студентов естественнонаучных факультетов
1. Как зависит ускорение свободного падения от широты места? Чему равно ускорение свободного падения на экваторе, на полюсе, на широте Санкт-Петербурга?
2. Рассчитайте ускорение свободног
Вопросы, знание которых обязательно для допуска к выполнению работы
1. Какие колебания называются гармоническими? Напишите уравнение гармонических колебаний.
2. Что называетс
Для студентов факультета технологии и предпринимательства
1. Что такое колебание? Какие колебательные движения вы знаете?
2. При каких условиях возникают гармонические колебания?
3. Что можно оказать о напряжении в металлическом бруске
Вопросы, знание которых обязательно для допуска к выполнению работы
1. Что называется деформацией тела? Какие деформации называются упругими, какие неупругими?
2. Какие тела относятся к упругим, неупругим, пластическим?
3. Как формулируется закон
Описание установки
Для определения модуля Юнга в этой работе используется следующая установка, схема которой изображена на рис. 3. Вер
Порядок работы на катетометре B-630
1. Включить прибор в сеть через трансформатор.
2. Открепить винт крепления измерительной каретки и переместить её на уровень риски объекта.
3. Установить окуляр зрительной трубы н
Порядок выполнения работы
1. Взять у преподавателя или лаборанта исследуемую проволоку.
2. Измерить 5 раз расстояние между штрихами
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Для определения модуля Юнга в этой работе пользуются установкой, схема которой изображена на рис. 9.
В нашем опыте используемый брусок свободно опирается на две опоры. Изменение нагрузки
ПОРЯДОК выполнения работы
1. Взять у преподавателя или лаборанта не менее двух брусков из разных материалов.
2. Измерить не менее 5 раз геометрические размеры брусков. Результаты занести в таблицу 1. (Таких
Вопросы, знание которых необходимо для допуска к выполнению работы
1. Угловая скорость. Связь между угловой скоростью тела и линейной скоростью его точек. Единицы измерения.
2. Угловое ускорение. Связь между угловым ускорением тела и линейным ускорением
Для получения зачета необходимо
1. Продемонстрировать преподавателю умение определять момент инерции методом трифилярного подвеса.
2. Представить отчет по установленной форме.
Вопросы, знание которых обязательно для допуска к выполнению работы
1. Угловая скорость. Связь между угловой скоростью тела и линейной скоростью его точек. Единицы измерения.
2. Угловое ускорение. Связь между угловым ускорением и линейным ускорением его т
Для получения зачета необходимо
1. Продемонстрировать экспериментальные методы определения моментов инерции бруска и кольца.
2. Представить отчет по установленной форме.
3. Уметь отвечать на вопросы типа:
Новости и инфо для студентов