【实验目的】
1、学习光杠杆原理及使用光杠杆测量微小长度变化时的调节方法及测量方法。
2、学习使用逐差法处理数据
3、用拉伸法测定钢丝的杨氏弹性模量。
【实验原理】
1.胡克定律和杨氏弹性模量
固体在外力作用下将发生形变,如果外力撤去后相应的形变消失,这种形变称为弹性形变。如果外力后仍有残余形变,这种形变称为范性形变。
协强:单位面积上所受到的力(F/S)。
协变是指在外力作用下的相对形变(相对伸长DL/L)它反映了物体形变的大小。
胡克定律:在物体的弹性限度内,胁强于胁变成正比,
在数值上等于产生单位胁变时的胁强。它的单位是与胁强的单位相同。
杨氏弹性模量是材料的属性,与外力及物体的形状无关。
本试验主要测量的是钢丝的杨氏弹性模量。
光杠杆镜尺法测量微小长度的变化。
杨氏弹性模量反映了材料的刚度,是度量物体在弹性范围内受力时形变大小的因素之一,是表征材料机械特性的物理量之一。
拉伸法是一种最简便的测量杨氏模量的方法。测量步骤如下:
1.调整好杨氏模量测量仪,将光杠杆后足尖放在夹紧钢丝的夹具的小圆平台上,以确保钢丝因受力伸长时,光杠杆平面镜倾斜。
2.调整望远镜。调节目镜,使叉丝位于目镜的焦平面上,此时能看到清晰的叉丝像;调整望远镜上下、左右、前后及物镜焦距,直到在望远镜中能看到清晰的直尺像。
3.在钢丝下加两个砝码,以使钢丝拉直。记下此时望远镜中观察到的直尺刻度值,此即为n0
值。逐个加砝码,每加1个,记下相应的直尺刻度值,直到n7,此时钢丝下已悬挂9个砝码,再加1个砝码,但不记数据,然后去掉这个砝码,记下望远镜中直尺刻度值,此为n7’,
逐个减砝码,每减1个,记下相应的直尺刻度值,直到n0’。
4. 用米尺测量平面镜到直尺的距离L;将光杠杆三足印在纸上,用游标卡尺测出b;用米尺测量钢丝长度l;用千分尺在钢丝的上、中、下三部位测量钢丝的直径d,每部位纵、横各测一次。
5.最后带入下面的公式计算杨氏模量。
混凝土的弹性模量测定使用压力试验机和变形测量仪表进行。过程为:测定混凝土轴心抗压强度--在试件上安装变形测量仪表--将试件安放在压力机上--预压--施压并测量变形值--卸除仪表。详细操作可见标准《普通混凝土力学性能试验方法》。