Виктория ЛЕБЕДЕВА

Мета роботи. Визначити модуль пружності (модуль Юнга) для сталі при згині стержня.

Прилади та обладнання. Установка для визначення модуля Юнга по стрілі прогину, набір тягарців, індикатор, штангенциркуль.

Модуль пружності можна визначити по згину сталевого стержня. Якщо стержень прямокутного перерізу покласти горизонтально на ребра двох опорних призм і навантажити його посередині, то стержень прогнеться, причому його середня точка буде мати найбільше зміщення f, яке характеризує деформацію згину і називається стрілою прогину. Згин стержня викликає деформацію розтягу в нижньому шарі стержня. В зв'язку з тим, що розтяг і стиснення характеризується модулем Юнга, згин також залежить від цієї величини. Теорія дає наступну формулу для стріли прогину стержня з прямокутним поперечним перерізом.

 

, (1)

 

де F – сила, що прикладена до середини стержня;

l – відстань між опорними призмами;

b – ширина, поперечною перерізу стержня;

h – висота поперечного перерізу стержня;

Е – модуль Юнга;

З формули (1) визначимо модуль Юнга Е:

 

(2)

Визначення модуля Юнга полягає в тому, що порівняно малі вантажі викликають помітний прогин, завдяки чому величина деформації визначається з достатньою точністю.

Опис дослідної установки

Установка складається з двох призматичних опор, що закріплені на металевій станині. На них встановлено досліджуваний стержень з прямокутним поперечним перерізом, довжина якого 1м. Посередині стержня підвішується скоба, що має призму з гострим опорним ребром і пристосуванням для загрузки набором тягарців. Штифт індикатора торкається досліджуваного стержня в точці під опорним ребром призми.

Порядок виконання роботи

1. Виміряти штангенциркулем ширину b і висоту h стержня.

2. Поворотом зовнішнього кільця з насічкою на боковій поверхні установи-

ти шкалу індикатора в нульове положення.

3. Чашку підвісу послідовно навантажувати плоскими тягарцями вагою 5Н кожний,

до 25Н, а потім розвантажувати. Для кожного навантаження по шкалі індикатора визначити два положення стріли прогину f (при навантаженні і розвантаженні). Визначити середню величину прогину f_сер при навантаженні і розвантаженні

за формулою:

4. Побудувати графік залежності F від f при навантаженні і розвантаженні

(вони практично зливаються в одну пряму лінію, що проходить через початок координат, оскільки при вказаних навантаженнях, деформація згину є пружньою).

5. Обчислити значення модуля Юнга за формулою:

6 Оформити звіт, результати занести у таблицю:

7.Обчислити абсолютну та відносну похибки, кінцевий результат записати у вигляді:

№ п.п	F, Н	fнав, м	fрозв, м	fсер, м	Е, Н/м2	Есер, Н/м2	ΔЕ, Н/м2	ΔЕсер, Н/м2	l, м	b, м	h, м

Контрольні питання

1. Дати визначення сили пружності.

2. Накреслити діаграму розтягу і вказати точки, що відповідають границям пружності і міцності. Вказати границі виконання закону Гука і границі пластичних деформацій.

3. Перелічіти відомі види деформації та дати їх визначення.

4. Записати формули для визначення абсолютної та відносної деформацій.

5. Записати та сформулюти закон Гука.

6. Розкрити фізичний зміст модуля Юнга

Виктория ЛЕБЕДЕВА