Лабораторная работа по теме «Измерение модуля упругости резины» (10 класс)

Лабораторная работа

«Измерение модуля упругости резины»

Дисциплина Физика

Преподаватель Виноградов А.Б.

Нижний Новгород

2014 г.

Цель работы: экспериментально определить модуль упругости резины.

Оборудование: резиновая лента с петелькой на одном конце и узлом на другом, динамометр (или два лабораторных набора грузов), штатив, линейка с миллиметровыми делениями, тангенциркуль.

Краткие теоретические сведения.

Модуль Юнга характеризует упругие свойства материала. Это постоянная величина, зависящая только от материала и его физического состояния. Поскольку модуль Юнга входит в закон Гука, который справедлив только для упругих деформаций, то и модуль Юнга характеризует свойства вещества только при упругих деформациях.

Модуль Юнга можно определить из закона Гука:

F/S= EDl/l₀, отсюда E= Fl₀ / SDl, где Dl= l-l₀ , S=a·b, F=mg.

Задание:

1.Ознакомиться с методическими рекомендациями по проведению лабораторной работы.

2.Подготовить ответы на контрольные вопросы.

3.Подготовить форму отчёта.

Порядок выполнения работы:

1.Измерить ширину и толщину ленты с помощью штангенциркуля и вычислить площадь ее поперечного сечения S₀.

2.Рассчитать площадь сечения образца в деформированном состоянии, исходя из того, что объем резины увеличивается незначительно при малых деформациях.

3.Укрепить конец ленты с узлом в лапке штатива и, вставив в петельку крючок динамометра (или груза) так, чтобы растянуть ленту на 1-2 см.

4.Снимите нагрузку и измерьте ее начальную длину (от точки закрепления до петельки).

5.Растяните ленту на 2-3 см и измерьте деформирующую силу.

6.Повторите опыт при удлинениях 4 и 6 см.

7.По результатам каждого из опытов вычислите модуль Юнга.

8.Найдите среднее значение модуля Юнга по трем измерениям.

9.Оценить точность произведенных измерений. d= DE/E= DF/F+2Dl/l+2Da/a

10.Объясните, с какой целью надо было провести операцию, описанную в п.3.

11.Результаты измерений и вычислений занести в таблицу:

№

опыта

Начальная длина ленты l₀, м

Ширина ленты

а, м

Толщина ленты

b, м

Площадь поперечно

го сечения ленты

S, м²

Дефор

мирующая сила

F, Н

Удлинение

Δ l, м

Модуль Юнга

E, Па

Среднее значение модуля Юнга

E_ср, па

Погрешность

d, %

1.

2.

3.

Содержание отчета.

Отчёт должен содержать:

1.Название работы.

2.Цель работы.

3.Перечень необходимого оборудования.

4.Формулы искомых величин и их погрешностей.

5.Таблица с результатами измерений и вычислений.

6.Ответы на контрольные вопросы.

7.Выводы о проведённой работе.

Контрольные вопросы.

1.Что такое модуль Юнга?

2.Что называется пределом упругости?

3.К стальной нити диаметром 2 мм и длиной 1 м подвешен груз массой 200 гр. На сколько удлинится нить, если модуль Юнга для стали равен 2,2*1011 Па? Каково относительное удлинение нити?

4.Что такое механическое натяжение и в чем оно измеряется?

Список литературы.

1.Жданов Л. С., Жданов Г. Л. Физика (учебник для средних специальных учебных заведений - М. Высшая школа1995) § 13.1-8 (2).

2. Дмитриева В. Ф. Физика (Учебное пособие для средних специальных учебных заведений - М. Высшая школа 2001 г.) § 42-49 (2).