Question

Определение модуля упругости резины. Теория. Если к однородному стержню, закрепленному на одном конце, приложить силу F вдоль оси стержня, то стержень подвергнется деформации растяжения. Деформацию растяжения характеризуют абсолютным удлинением Δl=l - l0; относительным удлинением . В деформированном теле возникает механическое напряжение σ, равное отношению модуля силы F к площади поперечного сечения тела S:

На упруго деформированные тела распространяется закон Гука: при малых деформациях механическое напряжение σ прямо пропорционально относительному удлинению:
Коэффициент пропорциональности Е, входящий в закон Гука, называется модулем упругости или модулем Юнга. Модуль Юнга показывает, какое механическое напряжение возникает в материале при относительной деформации равной единице, т.е. при увеличении длины образца вдвое. В данной работе надо определить модуль упругости Е (модуль Юнга) резинового шнура. При выполнении работы надо учесть, что сила упругости в деформированном теле численно равна силе тяжести груза, подвешенного к резиновому шнуру: F=mg. Резиновый шнур имеет квадратное сечение, поэтому S=а2, где а - сторона квадрата (а=1мм=10-3м). Окончательная формула для расчета модуля Юнга имеет вид:

Цель работы: научиться измерять модуль Юнга, используя закон Гука.

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

Ход работы.
1.Опыт№1
• Нанести на резиновом шнуре две метки на расстоянии l0 друг от друга (около 10см) и измерить это расстояние: l0= …. см= ….. м.
• Закрепить короткий конец шнура в лапке штатива, а к длинному концу подвесить груз массой m1= ….г=…..кг.
Снова измерить расстояние между метками на шнуре l1= …. см= ….. м. Рассчитайте абсолютное удлинение шнура Δl1=l1 - l0 =…. см= …..м.
Пользуясь формулой , рассчитать модуль упругости резины.
Е1=
2. Опыт №2 (повторить опыт №1 с грузом другой массы и снова рассчитать модуль Юнга).
m2= ….г=…..кг.
l0= …. см= ….. м
l2= …. см= ….. м
Δl2=l2 - l0 =…. см= …..м.

E2=
3. Рассчитать среднее значение модуля упругости резины (модуля Юнга).

4. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
№ опыта
l0, м
l, м
Δl, м
m, кг
g, м/с2
а, м
S, м2
E, ПА
Eср, Па

Сделать вывод, указав в нем физический смысл измеренной величины.

ответить на контрольные вопросы
Рассчитать относительное удлинение резинового шнура.
Дать определение деформации.
Какая деформация имеет место в данном опыте: упругая или пластичная и почему?