拉伸法测杨氏模量.ppt

拉伸法测杨氏弹性模量拉伸法测杨氏弹性模量物理实验中心实验名称引言杨氏模量(Young's modulus) 是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量。杨氏弹性模量是选定机械零件材料的依据之一,是工程技术设计中常用的参数。杨氏模量的测定对研究各种材料的力学性质有着重要意义,还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等,还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术(微波或超声波)等实验技术和方法测量杨氏模量。我们这次课主要给大家讲如何利用拉伸法测杨氏弹性模量。实验目的学习用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量; 掌握光杠杆测定微小伸长量的原理(重点); 掌握光杠杆放大系统的调节方法(重难点); 掌握三种基本长度测量仪器的使用。实验内容测量钢丝的杨氏模量实验原理 24 FL Y d L ???设有一根粗细均匀长为 L,横截面积为 S的钢丝,在受到沿长度方向的外力 F作用下伸长量为?L。根据虎克定律,在弹性限度内,弹性体的相对伸长量? L/L 与物体的应力 F/S 成正比,即其中比例系数 Y就是该材料的杨氏弹性模量,简称杨氏模量。若钢丝的直径 d,则横截面积为 S=πd 2 /4,得?L是微小形变量(数量级为 10 -2 mm ),无法用一般的长度测量仪器进行测量,因此实验中用光杠杆放大原理进行测量。 1、杨氏模量 L LYS F???钢丝应力0F砝码应变 S L⊿LS 量纲是 N?m -2实验原理 2、光杠杆放大原理 abc光杆杆放大原理装置图 2 l L x D ? ?? x i2 x D L l ???放大倍数实验原理 3、钢丝杨氏模量测量公式 28π DLF Y d l x ?? F :砝码对钢丝所产生的重力(F=mg) L:钢丝的长度(用卷尺测量) d:钢丝的直径(用螺旋测微计测量) D:光杠杆镜面到标尺的垂直距离(用卷尺测量) l:光杠杆前后足的垂直距离( 用游标卡尺测量) ?x:增加砝码使望远镜中的标尺位置发生变化的量杨氏模量测定仪实验仪器钢丝光杠杆平台夹头(随钢丝下降而下降)直标尺锁紧螺钉调焦旋钮目镜缺口准星望远镜俯仰螺钉实验仪器游标卡尺 13mm 17×= 13+= 实验仪器 ? = ?(-)mm= 螺旋测微计(千分尺) ——读数