鋼絲楊氏模量的測量

1、實驗簡介實驗簡介材料受力后發(fā)生形變。在彈性限度內(nèi)，材料的脅強(qiáng)與脅變（即相對形變）之比為一常數(shù)，叫彈性模量。條形物體（如鋼絲）沿縱向的彈性模量叫楊氏模量。測量楊氏模量有拉伸法、梁的彎曲法、振動法、內(nèi)耗法等等，本實驗采用拉伸法測楊氏模量。實驗原理實驗原理任何物體（或材料）在外力作用下都會發(fā)生形變。當(dāng)形變不超過某一限度時，撤走外力則形變隨之消失，為一可逆過程，這種形變稱為彈性形變，這一極限稱為彈性極限。超過彈性極限，就會產(chǎn)生永久形變（亦稱塑性

2、形變），即撤除外力后形變?nèi)匀淮嬖?，為不可逆過程。人們在研究材料的彈性性質(zhì)時，希望有這樣一些物理量，它們與試樣的尺寸、形狀和外加的力無關(guān)。于是提出了應(yīng)力FS(即力與力所作用的面積之比)和應(yīng)變△LL(即長度或尺寸的變化與原來的長度或尺寸之比)之比的概念。在胡克定律成立的范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變之比是一個常數(shù)，即E=(FS)(△LL)=FLS△L（1）E被稱為材料的楊氏模量，它是表征材料性質(zhì)的一個物理量，僅與材料的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及其加工制造方法有關(guān)

3、。某種材料發(fā)生一定應(yīng)變所需要的力大，該材料的楊氏模量也就大。楊氏模量的大小標(biāo)志了材料的剛性。通過式E=(FS)(△LL)=FLS△L在樣品截面積S上的作用應(yīng)力為F，測量引起的相對伸長量△LL，即可計算出材料的楊氏模量E。因一般伸長量△L很小，故常采用光學(xué)放大法，將其放大，如用光杠桿測量△L。光杠桿是一個帶有可旋轉(zhuǎn)的平面鏡的支架，平面鏡的鏡面與三個足尖決定的平面垂直，其后足即杠桿的支腳與被測物接觸，如圖5.3.11。當(dāng)杠桿支腳隨被測物上升

4、或下降微小距離△L時，鏡面法線轉(zhuǎn)過一個角，而入射到望遠(yuǎn)鏡的光線轉(zhuǎn)過角，如圖5.3.12所示，當(dāng)很小時，?學(xué)會用拉伸法測定楊氏模量。?掌握機(jī)械和光學(xué)放大原理利用光杠桿測定微小形變的方法。?如何調(diào)節(jié)儀器使盡快通過望遠(yuǎn)鏡找到尺子的像。?正確測量鋼絲的長度.要注意兩端點應(yīng)是兩端夾點。?掌握兩種數(shù)據(jù)處理的方法:逐差法和作圖法。實驗儀器實驗儀器楊氏模量測量儀包括支架、待測金屬鋼絲、上端夾具、管制器、支架底腳螺絲、平臺、水平泡、砝碼、光杠桿、望遠(yuǎn)鏡和

5、直尺、米尺、千分尺。實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容?調(diào)節(jié)儀器?調(diào)節(jié)放置光杠桿的平臺與望遠(yuǎn)鏡的相對位置，使光杠桿鏡面法線與望遠(yuǎn)鏡軸線大體重合。?調(diào)節(jié)支架底腳螺絲，確保平臺水平，調(diào)平臺的上下位置，使管制器頂部與平臺的上表面共面。?光杠桿的調(diào)節(jié)，光杠桿和鏡尺組是測量金屬絲伸長量的關(guān)鍵部件。刀口放在平臺的橫槽內(nèi)，后足尖放在管制器的溝槽內(nèi)，但不得與鋼絲相碰，平面鏡要與平臺垂直。?用米尺測量金屬絲的長度L和平面鏡與直尺之間的距離D，以及光杠桿的臂長。?測量?砝碼