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拉伸法測金屬絲的楊氏模量
閱讀:5718 發(fā)布時間:2020-2-22材料在“彈性限度內(nèi)”,,金屬絲單位截面積上的作用力F/S與它的相對形變量ΔL/L的比值稱為楊氏模量(Young‘s Modulus)。它是描述金屬材料抵抗形變能力的物理量,,在工程上作為選擇材料的依據(jù)之一,。
由于這個形變量一般很小,用通常的測長儀器難以測準(zhǔn),,故本實(shí)驗(yàn)采用光杠桿法,。光杠桿原理已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于靈敏度高的儀器上(如沖擊電流計(jì)、光點(diǎn)式檢流計(jì)等)作為測量角度微小的改變量,。
在數(shù)據(jù)處理上,,本實(shí)驗(yàn)采用逐差法,它是處理某些形變量的多次測量的有效方法,。
實(shí)驗(yàn)儀器:楊氏模量測定儀及砝碼,、螺旋測微計(jì)、游標(biāo)卡尺,、卷尺
圖一
實(shí)驗(yàn)原理:
如果在外力F作用下,,原長L、截面積S的金屬絲在彈性限度內(nèi)產(chǎn)生形變△L,,則楊氏模量
可見測量的關(guān)鍵△L是,。圖l是楊氏模量測定儀,。圖中左邊稱為伸長儀,右邊稱為鏡尺組,。被測金屬絲夾持在b,、d之間。d是一個可在平臺B的中心圓孔內(nèi)上下移動的圓柱形的夾持件,,其下端是施加外力的法碼P,。在平臺上放置一個有三足尖的反射鏡M(光杠桿),它的后足尖位于夾持件d上,,而前兩足尖置于平臺的溝槽內(nèi),。當(dāng)勾碼上加減砝碼時,就可改變反射鏡的傾角,。
如圖2所示,,如果在測量前將反射鏡M的鏡面調(diào)成與望遠(yuǎn)鏡垂直,即望遠(yuǎn)鏡中能看到直尺處的反射像,;當(dāng)加砝碼時,,由于金屬絲被拉長,夾持
實(shí)驗(yàn)步驟:
1.用水平儀把楊氏模量測定儀調(diào)成鉛直,。
2.在試件下部掛上砝碼托,,以便拉直試件。
3.將光杠桿放在小平臺上(前足尖置于溝槽內(nèi),,后足尖放在小圓柱體上,,但不能觸碰試件),將望遠(yuǎn)鏡調(diào)成大致與反射鏡面中心等高,。
4.調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的目鏡,,使能看清楚十字叉絲,轉(zhuǎn)動鏡筒使叉絲橫平豎直。
5.旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡物鏡直至從望遠(yuǎn)鏡中看清楚標(biāo)尺刻度為止,。為了調(diào)節(jié)方便,,可將眼睛位于望遠(yuǎn)鏡的上方,順著鏡筒的方向觀察,,看反射鏡內(nèi)有無標(biāo)尺的像,。如沒有,可左右移動標(biāo)尺組支架,,直到出現(xiàn)標(biāo)尺像,。
6.調(diào)整反射鏡面的仰角,使其盡量鉛直并記下此時標(biāo)尺的讀數(shù),。
7.每一次加一個砝碼(2kg),,按表1記下相應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù)。再依次減一個砝碼并記下標(biāo)尺讀數(shù),。
8.在金屬絲的不同位置測量直徑六次,。
9.測金屬絲長度L,、平面反射鏡前足尖與直尺間距離及光杠桿桿長b各一次。其中b的測量可以這樣來做,,在紙上壓出三足尖的位置,,用作垂線的方法量出長度。
天津地區(qū)重力加速度的標(biāo)準(zhǔn)值g = 9.80101 m/s2