Физический практикум на тему: "Исследование модуля упругости резины"

ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

Определение модуля упругости резины.

Цель:

научиться измерять модуль Юнга, используя закон Гука.

Оборудование:

резиновый шпур, штатив с муфтой и лапкой, грузы, измерительная линейка.

Краткие указания к работе

Закон Гука для упругой деформации имеет вид: σ=Е·ε,

где σ – механическое напряжение,

Е – модуль Юнга (модуль упругости),

ε – относительное удлинение.

Механическое напряжение равно σ= а ε= следовательно закон Гука:

Е· ,

где ∆l – абсолютное удлинение, l – начальная длина резинового жгута;

S – площадь поперечного сечения жгута, F – деформированная сила.

Измеривши F, S, ∆l можно найти модуль Юнга для данного материала (резины).

Ход работы.

1. Определить площадь поперечного сечения жгута.

Если в разрезе жгут круглый, определите штангенциркулем его диаметр d, если жгут в разрезе имеет форму прямоугольника, измеряйте его толщину а и ширину б.

Воспользуйтесь соотношением 1мм = 10^-3м, отсюда 1мм² = 10^-6м². Запишите d = … (мм) = … (м), или

а = …(мм) = … (м), б = …(мм) = …(м)

2. Вычислите значение площади поперечного сечения жгута:

S = = …(м²) или а·б = …(м²)

3. Нанести на резиновом шнуре две метки (А и В) на расстоянии l₀ друг от друга (около 10см) и измерить это расстояние:

l₀= …. (см) = …..( м).

4. Закрепить короткий конец шнура в лапке штатива, а к длинному концу подвесить груз массой m₁ = …(Н).

5. Снова измерить расстояние между метками на шнуре l₁= …(см) = ….(м).

6. Рассчитайте абсолютное удлинение шнура (для 4 случаев)

Δl₁ = l₁ - l₀ =….(см) = ….(м);

Δl₂ = l₂ - l₀ =….(см) = ….(м);

Δl₃ = l₃ - l₀ =….(см) = ….(м);

Δl₄ = l₄ - l₀ =….(см) = ….(м).

7. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

№

п/п

Результаты измерений

Результаты вычислений

a,

м

b

м

m,

кг

l_o,

м

l_1-4,

м

l_1-4,

м

S,

м²

E_1-4,

Па

1

2

3

4

8. По формуле Е· вычислите значение модуля Юнга для каждой пары Δl и F (следует Δl выразить в метрах):

Е₁· ; Е_₂· ; Е_₃· ; Е_₄· .

9. Вычислите среднее арифметическое значение модуля Юнга:

Е_ср. = = … (Па)

10. Вычислите погрешности измерения, воспользовавшись данными:

Δl = 1,5 мм; Δа = Δб = Δd = 0,1 мм; ΔF = 0,1Н.

Относительная погрешность измерения:

ε = + + + … (Если S = а·б, F=F_ср. = .

Абсолютная погрешность измерения Е равна: ∆Е = ε·Е_ср. = … (Па).

11. Запишите полученный результат: Е = Е_ср.±∆Е (Па).

12. Вывод.

Контрольные вопросы

1. Что характеризует модуль Юнга (модуль упругости)?

2. Когда следует применять закон Гука?