Визначення модуля пружності гуми - фізичний практикум - уроки фізики в 10 класі

Практична робота № 5

Тема. Визначення модуля пружності гуми

Мета: експериментально перевірити закон Гука і визначити модуль пружності гуми.

Прилади й матеріали: гумова смужка довжиною 20-30 см; набір гир по 102 г; вимірювальна лінійка з ціною поділки 5 мм / під; штатив універсальний з муфтою і лапкою; штангенциркуль.

При деформації тіла виникає сила пружності. При малих деформаціях сила пружності створює механічне напруження σ, прямо пропорційна відносної деформації ε. Ця залежність називається законом Гука і має такий вигляд:

де σ = F / S; F - сила пружності; S - площа поперечного перерізу зразка; l - l 0 - абсолютна деформація; l 0 - початкова довжина зразка; l - довжина розтягнутого зразка; Е = σ / ε-модуль пружності (Юнга). Він характеризує здатність матеріалу протистояти деформації і чисельно дорівнює механічної напруги при ε = 1 (тобто коли l = 2 l 0). Реально такої деформації не витримує жодна тверде тіло і руйнується. Уже за значної деформації вона перестає бути пружною і закон Гука не виконується. Чим більше модуль Юнга, тим менше деформується стрижень за інших рівних умов (однакових F. S. l 0).

1. Штангенциркулем виміряйте діаметр D гумової смужки і обчисліть її площа поперечного перерізу за формулою:

2. Закріпіть вільний кінець гумової смужки в штативі і виміряйте за допомогою лінійки її початкову довжину l 0 від нижнього краю лапки штатива до місця кріплення тягарця.

3. Підвішуючи до нижньої петлі по черзі важки (рис. 1), вимірюйте кожен раз нову довжину гумової смужки l. Обчисліть абсолютне подовження полоси: l - l 0.

4. Визначте прикладену силу F = mg. де g = 9,8 м / c 2. Результати запишіть в таблицю.

5. За отриманими даними побудуйте графік залежності механічної напруги σ від відносного подовження ε.

6. Виділіть на графіку прямолінійну ділянку і в її межах обчисліть модуль пружності за формулою:

7. Обчисліть відносну і абсолютну похибки вимірювання модуля Юнга для однієї з точок, що належить прямолінійній ділянці графіка, за формулами:

де Δ F = 0,05 Н, Δ l = 1,5 мм, Δ D = 0,1 мм; ΔE = Eε.

8. Запишіть результат у вигляді:

9. Зробіть висновок про виконану роботу.

1. Чому модуль Юнга виражається таким великим числом?

2. Чому практично неможливо визначити модуль Юнга прямими вимірами за визначенням?