Визначення модуля пружності гуми

ФІЗИЧНИЙ ПРАКТИКУМ*

Практична робота № 5

Тема. Визначення модуля пружності гуми

Мета: експериментально перевірити закон Гука і визначити модуль пружності гуми.

Прилади і матеріали: гумова смужка завдовжки 20-30 см; набір важків по 102 г; вимірна лінійка з ціною поділки 5 мм/под; штатив універсальний з муфтою і лапкою; штангенциркуль.

Теоретичні відомості

Під час деформації тіл виникає сила пружності. За малих деформацій сила пружності створює механічну напругу?, прямо пропорційна відносній деформації?. Ця залежність

називається законом Гука і має такий вигляд:

 Визначення модуля пружності гуми

Де? = F/S; F – сила пружності; S – площа поперечного перерізу зразка;  Визначення модуля пружності гуми l – l0 – абсолютна деформація; l0 – початкова довжина зразка; l – довжина розтягнутого зразка; Е = ?/? – модуль пружності (Юнга). Він характеризує здатність матеріалу протидіяти деформації і чисельно дорівнює механічній напрузі при? = 1 (тобто коли l = 2l0). Реально такої деформації не витримує жодне тверде тіло і руйнується.

Уже за значної деформації вона перестає бути пружною і закон Гука не виконується. Чим більший модуль Юнга, тим менше деформується стрижень за інших однакових умов (однакових F, S, l0).

ХІД РОБОТИ

1. Штангенциркулем виміряйте діаметр D гумової смужки і обчисліть її площу поперечного перерізу за формулою:

 Визначення модуля пружності гуми

2. Закріпіть вільний кінець гумової смужки в штативі і виміряйте за допомогою лінійки її початкову довжину l0 від нижнього краю лапки штатива до місця кріплення тягарця.

3. Підвішуючи до нижньої петлі по черзі тягарці (рис. 1), вимірюйте щоразу нову довжину гумової смужки l. Обчисліть абсолютне видовження смужки: l – l0.

 Визначення модуля пружності гуми

Рис. 1

4. Визначте прикладену силу F = mg, де g = 9,8 м/c2. Результати запишіть в таблицю.

№ досліду

F, H

L, м

L – l0, м

?, Па

?

1

2

3

4

5

5. За одержаними даними побудуйте графік залежності механічної напруги? від відносного видовження?.

6. Виділіть на графіку прямолінійну ділянку і в її межах обчисліть модуль пружності за формулою:

 Визначення модуля пружності гуми

7. Обчисліть відносну і абсолютну похибки вимірювань модуля Юнга для однієї з точок, що належить прямолінійній ділянці графіка, за формулами:

 Визначення модуля пружності гуми

Де? F = 0,05 Н, ?l = 1,5 мм, ?D = 0,1 мм; ?E = E?.

8. Запишіть результат у вигляді:

 Визначення модуля пружності гуми

9. Зробіть висновок про виконану роботу.

Контрольні питання

1. Чому модуль Юнга виражається таким великим числом?

2. Чому практично неможливо визначити модуль Юнга прямими вимірами за означенням?




Визначення модуля пружності гуми