文档介绍：杨氏模量测量实验报告杨氏模量的测定【实验目的】 ,了解其应用。。。【实验仪器】 MYC-1型金属丝杨氏模量测定仪、钢卷尺、米尺、螺旋测微计、重垂、砝码等。【实验原理】一、杨氏弹性模量设金属丝的原长L,横截面积为S,沿长度方向施力F后,其长度改变ΔL,则金属丝单位面积上受到的垂直作用力F/S称为正应力,金属丝的相对伸长量ΔL/L称为线应变。实验结果指出,在弹性范围内,由胡克定律可知物体的正应力与线应变成正比,即 F?L ?YSL 则 Y? FS ?LL 比例系数Y即为杨氏弹性模量。在它表征材料本身的性质,Y越大的材料,要使它发生一定的相对形变所需要的单位横截面积上的作用力也越大。Y的国际单位制单位为帕斯 29NmPaPa卡,记为。本实验测量的是钢丝的杨氏弹性模量,如果钢丝直径为d,则可得钢丝横截面积S S? ?d2 4 则式可变为 Y? 4FL ?d2?L 可见,只要测出式中右边各量,就可计算出杨氏弹性模量。式中L可由米尺测量,d,可用螺旋测微仪测量,F可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力F=mg求出,而ΔL是一个微小长度变化。因此,本实验利用光杠杆的光学放大作用实现对钢丝微小伸长量ΔL的间接测量。二、光杠杆测微小长度变化尺读望远镜和光杠杆组成如图2所示的测量系统。光杠杆系统是由光杠杆镜架与尺读望远镜组成的。光杠杆结构见图2所示,它实际上是附有三个尖足的平面镜。三个尖足的边线为一等腰三角形。前两足刀口与平面镜在同一平面内,后足在前两足刀口的中垂线上。尺读望远镜由一把竖立的毫米刻度尺和在尺旁的一个望远镜组成。 1-金属丝2-光杠杆3-平台4-挂钩5-砝码6-三角底座7-标尺8-望远镜图1杨氏模量仪示意图(b) 图2光杠杆将光杠杆和望远镜按图2所示放置好,按仪器调节顺序调好全部装置后,就会在望远镜中看到经由光杠杆平面镜反射的标尺像。设开始时,光杠杆的平面镜竖直,即镜面法线在水平位置,在望远镜中恰能看到望远镜处标尺刻度s1的象。当挂上重物使细钢丝受力伸长后,光杠杆的后脚尖f1随之绕后脚尖f2f3下降ΔL,光杠杆平面镜转过一较小角度?,法线也转过同一角度?。根据反射定律,从s1处发出的光经过平面镜反射到s2。由光路可逆性,从s2发出的光经平面镜反射后将进入望远镜中被观察到。望远记s2- s1=Δn. 由图2可知?L b?n tan?? D 式中,b为光杠杆常数; tan?? D为光杠杆镜面至尺读望远镜标尺的距离由于偏转角度θ很小,即ΔL<<b,Δn<<D,所以近似地有?L,2???n ?? b D 则?L? b ??n2D 由上式可知,微小变化量ΔL可通过较易准(来自:写论文网:杨氏模量测量实验报告)确测量的b、D、Δn,间接求得。实验中取D>>b,光杠杆的作用是将微小长度变化ΔL放大为标尺上的相应位置变化 2D Δn,ΔL被放大了b倍。将、两式代入有 Y? 通过上式便可算出杨氏模量Y。 8LDF ?2 ?db?n 【实验内容及步骤】一、杨氏模量测定仪的调整 ,使支架、细钢丝铅直,使平台水平。,两前脚放在平台前面的横槽中,后脚放在钢丝下端的夹头上适当位置,不能与钢丝接触,不要靠着圆孔边,也不要放在夹缝中。二、光杠杆及望远镜镜尺组的调整 ,并使二者在同一高度。调整光杠杆镜面与平台面垂直,望远镜成水平,并与标尺竖直,望远镜应水平对准平面镜中部。(1)移动标尺架和微调平面镜的仰角,及改变望远镜的倾角。使得通过望远镜筒上的准心往平面镜中观察,能看到标尺的像;(2)调整目镜至能看清镜筒中叉丝的像; (3)慢慢调整望远镜右侧物镜调焦旋钮直到能在望远镜中看见清晰的标尺像,并使望远镜中的标尺刻度线的像与叉丝水平线的像重合; (4)消除视差。眼睛在目镜处微微上下移动,如果叉丝的像与标尺刻度线的像出现相对位移,应重新微调目镜和物镜,直至消除为止。 ,从望远镜中观察是否看到刻度, 若无,应将刻度尺上移至能看到刻度,调好后取下砝码。三、测量采用等增量测量法。先逐个加砝码,共八个。每加一个砝码(1kg),记录一次标尺的位置ni;然后依次减砝码,每减一个砝码,记下相应的标尺位置ni'。。用钢卷尺或米尺测出钢丝原长L。。在钢丝上选不同部位及方向,用螺旋测微计测出其直径d,重复测量三次,取平均值。。从望远镜目镜中观察,记下分划板上的上下叉丝对应的刻度,根据望远镜放大原理,利用上下叉丝读数之差,乘以视距常数100,即是望远镜的标尺到平面镜的往返距离,即2D。