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技術文章

拉伸法測金屬絲的楊氏模量

閱讀:4999          發布時間:2020-2-22

材料在“彈性限度內”,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(Youngs 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,故本實驗采用光杠桿法。光杠桿原理已經被廣泛地應用于靈敏度高的儀器上(如沖擊電流計、光點式檢流計等)作為測量角度微小的改變量。

在數據處理上,本實驗采用逐差法,它是處理某些形變量的多次測量的有效方法。 

實驗儀器:楊氏模量測定儀及砝碼、螺旋測微計、游標卡尺、卷尺

                  圖一

實驗原理:

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產生形變△L,則楊氏模量

可見測量的關鍵△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。當勾碼上加減砝碼時,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的鏡面調成與望遠鏡垂直,即望遠鏡中能看到直尺處的反射像;當加砝碼時,由于金屬絲被拉長,夾持

實驗步驟:

1.用水平儀把楊氏模量測定儀調成鉛直。

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,后足尖放在小圓柱體上,但不能觸碰試件),將望遠鏡調成大致與反射鏡面中心等高。

4.調整望遠鏡的目鏡,使能看清楚十字叉絲,轉動鏡筒使叉絲橫平豎直。

5.旋轉望遠鏡物鏡直至從望遠鏡中看清楚標尺刻度為止。為了調節方便,可將眼睛位于望遠鏡的上方,順著鏡筒的方向觀察,看反射鏡內有無標尺的像。如沒有,可左右移動標尺組支架,直到出現標尺像。

6.調整反射鏡面的仰角,使其盡量鉛直并記下此時標尺的讀數

7.每一次加一個砝碼(2kg),按表1記下相應的標尺讀數。再依次減一個砝碼并記下標尺讀數。

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。

天津地區重力加速度的標準值g = 9.80101 m/s2

楊氏模量

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