Выполнение работы

1. Подвесьте одну из двух пружин без груза за крепежный болт (рис. 4 и 5).

2. С помощью курсора по шкале линейки снимите отсчет положения нижнего конца пружины , затем подвесьте к пружине держатель массы =10г с грузом массы и снимите отсчет по линейке нового положения нижнего конца пружины , как показано на рис.5. Разность отсчетов , соответствующую удлинению пружины под действием внешней нагрузки, занесите в таблицу 1.

3. Повторите измерения десять раз, пока общая масса грузов не достигнет 200г. Полученные данные измерений занесите в таблицу 1.

4. Повторите опыт по пунктам 2,3 для второй пружины и данные измерений занесите в таблицу 2.

5. По методу случайной ошибки сделайте обработку данных измерения для каждой пружины, получите средние значения коэффициентов жесткости и соответствующие им абсолютные и относительные погрешности для обеих пружин.

Рис. 5. Схема измерения абсолютного удлинения пружины

6. Постройте графики зависимости растягивающей силы от удлинения для обеих пружин. Рассчитайте по графикам коэффициенты жесткости пружин и сделайте сравнительный анализ результатов, полученных в пунктах 5 и 6.

7. Возьмите резиновую ленту, на обоих концах ее при помощи шелковой нити сделайте маленькие петли как показано на рис.6. Одну из петель пропустите через крепежный болт, а на вторую петлю подвесьте держатель для гирь.

8. Аналогично эксперименту с пружиной подвешивайте к ленте с держателем гирьки с шагом в 10г до тех пор, пока общая масса не достигнет 200г. Полученные значения удлинений на каждом шаге записывайте в таблицу 3. При смене гирек придерживайте рукой ленту.

Рис.6. Закрепление резиновой ленты в крепежном блоке

9.Снимайте гирьки с держателя также с шагом в 10г. Значения оставшихся удлинений на каждом шаге записывайте в таблицу 3. Последнее измерение должно соответствовать отсчету .

10.Постройте график зависимости растягивающей силы от удлинения резиновой ленты, которая соответствует как увеличению нагружения, так и снятию внешней нагрузки, на миллиметровой бумаге. Определите, какая часть упругой энергии , запасенной при растяжении ленты, затрачивается на внутреннее трение при деформации. Для этого посчитайте на миллиметровой бумаге число целых клеточек и число полуклеточек под кривой нагружения ленты, а затем ту же процедуру повторите для гистерезиса. Отношение суммы целого числа клеточек и деленного пополам числа полуклеточек, соответствующей площади гистерезиса, пропорциональной , к сумме целого числа клеточек и деленного пополам

числа полуклеточек, соответствующей площади под кривой нагружения, пропорциональной запасенной при деформации упругой энергии , даст качественную относительную оценку превращения механической упругой энергии, запасенной при деформации, во внутреннюю энергию в виде тепла . По полученному результату сделайте вывод.

11.Таблицы 1,2 и 3 для внесения в них экспериментальных и расчетных данных начертите самостоятельно.

4. Вопросы к лабораторной работе 1.2 «Исследование малых деформаций жесткоупругих и вязкоупругих систем. Закон Гука»

1.Какие деформации твердых тел являются упругими? Какие – неупругими? Какие – пластическими?

2.Определите, что называют диаграммой растяжения? Проведите анализ деформационной кривой и дайте определения всем ее пределам.

3.Сформулируйте физический смысл обобщенного закона Гука и модуля Юнга. От чего зависит модуль Юнга? Запишите размерность модуля Юнга.

4.Объясните схематически, как возникают продольные и поперечные деформации в образце при действии растягивающей силы. Определите физический смысл коэффициента Пуассона. Как коэффициент Пуассона связан с модулем Юнга и модулем сдвига?

5.Сформулируйте закон Гука для деформации пружины. Какой физический смысл имеет коэффициент жесткости пружины? Какова размерность коэффициента жесткости?

6.Определите физический смысл силы упругости. Запишите условие потенциальности упругих сил и нарисуйте модель действия упругих сил в кристалле. Докажите математически линейность закона Гука.

7.Выведите формулу для определения потенциальной энергии упругой деформации.

8.Вчем заключается сущность упругого механического гистерезиса при растяжении полимерных материалов?

9.Какой физический смысл имеет площадь под кривой упругого механического гистерезиса?

10.Как практически можно рассчитать относительную величину, показывающую какую часть от полной упругой энергии, запасенной образцом при деформации, составляет внутренняя энергия, рассеянная в образце.

11.К какому виду фундаментальных взаимодействий относятся силы упругости?

12.Почему для пружин выполняется закон Гука, а для резиновой ленты нет?

Учебное пособие

Исследование малых деформаций жесткоупругих и вязкоупругих систем. Закон Гука

Учебно-методическое пособие

к лабораторной работе №1.2

Составитель

Макогина Елена Ивановна

В авторской редакции

Компьютерный набор и верстка Е.И. Макогиной

Формат 60х84 1/16

Усл. печ. л. 0,65. Уч.-изд. л. 0,7. Тираж 100экз.

Издательский дом Дальневосточного федерального университета

690050, Владивосток, ул. Октябрьская, д. 27

Отпечатано на кафедре общей физики ШЕН ДВФУ

690950, Владивосток, ул. Суханова, 8.

Date: 2015-05-04; view: 2048; Нарушение авторских прав