楊氏模量的靜態(tài)法測量測量

1、拉伸法拉伸法測鋼絲楊測鋼絲楊氏模量氏模量物體受力后會產(chǎn)生一定的形變，在彈性限度內(nèi)的形變稱為彈性形變，固體材料的彈性形變又可分為縱向形變、切變、扭轉(zhuǎn)、彎曲。材料發(fā)生彈性形變時，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比，比值為一常數(shù)，叫彈性模量。條形物體（如鋼絲）沿縱向的彈性模量也叫楊氏模量，它是表征材料力學(xué)性能的一個重要物理量，是科學(xué)實驗和工程設(shè)計時選擇材料的重要依據(jù)之一。測量楊氏模量的方法較多，有靜態(tài)法（包括拉伸法、扭轉(zhuǎn)法和彎曲法），共振法，波傳播法等。本實

2、驗采用靜態(tài)拉伸法測鋼絲的楊氏模量，實驗中設(shè)計到較多的長度量，應(yīng)根據(jù)不同的測量對象選擇合適儀器和方法去測量。實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?.掌握用光杠桿法測量微小量的原理和方法，并用以測定鋼絲的楊氏模量；2.掌握有效數(shù)字的讀取、運(yùn)算以及不確定度計算的一般方法。3.掌握用逐差法處理數(shù)據(jù)的方法；4.了解選取合理的實驗條件，減小系統(tǒng)誤差的重要意義。實驗儀器實驗儀器YMCl型楊氏模量測定儀(包括光杠桿、鏡尺裝置）、量程為3m或5m鋼卷尺、025mm一級千分尺

3、、分度值0.02mm游標(biāo)卡尺、水平儀、lkg的砝碼若干。1.標(biāo)尺2.鎖緊手輪3.俯仰手輪4.調(diào)焦手輪5.目鏡6.內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡7.準(zhǔn)星8.鋼絲上夾頭9.鋼絲10.光杠桿11.工作平臺12.下夾頭13.砝碼14.砝碼盤15.三角座16.調(diào)整螺絲.實驗原理實驗原理由圖可知，2tanLd???1011tan2sssdd?????式中，d2為光杠桿常數(shù)（光杠桿后腳尖至前腳尖連線的垂直距離）；d1為光杠桿鏡面至標(biāo)尺的距離。由于ΔLd2，Δsd1，偏

4、轉(zhuǎn)角度θ很小，所以近似地有，?tan??2dL???2tan?2?1101dsdss????由此可得212dLsd???實驗中，外力F由一定質(zhì)量的砝碼的重力產(chǎn)生，即F=mg，鋼絲橫截面積為S=πD24(D是鋼絲直徑)，可得楊氏模量的計算公式：1228mgLdEDds???其中2d1d2為放大倍數(shù)，為保證大的放大倍數(shù)，實驗時應(yīng)有較大的d1（一般為2m）和較小的d2（一般為0.08m左右）。將待測鋼絲直徑D和原長L、光杠桿鏡面至標(biāo)尺的距離d

5、1、光杠桿常數(shù)d2、砝碼產(chǎn)生的拉力、以及對應(yīng)的Δs測出，便可計算出鋼絲的楊氏模量mgE。實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容1.用千分尺測量鋼絲的直徑D，在不同方位測六次，計算其不確定度；2.用鋼卷尺對鋼絲的原長L（從支架上端鋼絲上夾頭開始到平臺夾鋼絲的下夾頭之間的距離）及平面鏡與標(biāo)尺的距離d1各測一次；3.用游標(biāo)卡尺測量光杠桿常數(shù)d2一次；4.采用逐個增加砝碼和減去砝碼的方法測量鋼絲的伸長量，用逐差法求Δs；5.計算鋼絲的楊氏模量E及其不確定度，表達(dá)實驗