拉伸法测杨氏模量实验报告思考题.docx

文档介绍：拉伸法测杨氏模量实验报告思考题

篇一:用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量实验报告示范

实验名称:用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量

一.实验目的

学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量;掌握光杠杆法测量微小变化量的原理;学习用逐差法处理数据。

二.实验原理

长为l,截面积为S的金属丝,在外力F的作用下伸长了?l,称Y?丝直径为d,即截面积S??d2/4,则Y?

F/S

为杨氏模量(如图1)。设钢?l/l

4lF

伸长量?l比较小不易测准,因此,利用光杠杆放大原理,设计装置去测伸长量?l(如图2)。

由几何光学的原理可知,?l?

8FlLbb

。

图1图2

三.主要仪器设备

杨氏模量测定仪;光杠杆;望远镜及直尺;千分卡;游标卡尺;米尺;待测钢丝;砝码;水准器等。

四.实验步骤

1. 调整杨氏模量测定仪 2.测量钢丝直径 3.调整光杠杆光学系统 4.测量钢丝负荷后的伸长量

(1) 砝码盘上预加2个砝码。记录此时望远镜十字叉丝水平线对准标尺的刻度值n0。

'''

(2) 依次增加1个砝码,记录相应的望远镜读数n1。,n2,?,n7

5．先挂砝码托，再分四次加砝码钢丝杨氏模量实验结论，记下每次应变仪测出的各点读数。3、记录挠度计上百分表的初读数f0，以后分级加载5公斤、10公斤、15公斤砝码，测量千分表读数fe和r1、r2应变片指示应变读数，列表记录。（4）读数：砝码调定后，关闭天平门钢丝杨氏模量实验结论，全开天平，待标尺停稳后即可读数，被称物的重量等于砝码总量加标尺读数。

(4) 计算同一负荷下两次标尺读数(ni'和ni'')的平均值ni?(ni'?ni'')/2。

(5) 用隔项逐差法计算?n。

5. 用钢卷尺单次测量标尺到平面镜距离L和钢丝长度;用压脚印法单次测量光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离b。

6.进行数据分析和不确定度评定,报道杨氏模量值。

五.数据记录及处理

1.多次测量钢丝直径d

表1 用千分卡测量钢丝直径d(仪器误差取0.004mm)

钢丝直径d的:

A类不确定度uA(d)?

112

n(n?1)n

?0.278?10?4/(6?1)?0.0024 mm

B类不确定度uB(d)?

0.004?0.0023mm

总不确定度uC(d)?

22uA(d)?uB(d)?0.0034 mm

相对不确定度 ur(d)?

uC(d)0.0034

??0.48% 0.710测量结果?

?d?(0.710?0.004)mm

?ur(d)?0.48%

2.单次测量:用米尺单次测量钢丝长l、平面镜与标尺间距L,用游标卡尺测量光杠杆长b

(都取最小刻度作为仪器误差,单次测量把B类不确定度当作总不确定度处理)

表2 钢丝长l、平面镜与标尺间距L、测量光杠杆长b单位:mm

(计算方法:不确定度=仪器误差/

)

3.光杠杆法测量钢丝微小伸长量

“仪器误差”,即u(?n)?0.02/?0.012mm)

4.计算杨氏模量并进行不确定度评定

8FlL

可得钢丝的杨氏模量的:

2.123?10近真值Y?=(N/m2) ?2?32?3?2

由表1、表2、表3所得数据代入公式Y?

相对不确定度 ur(Y)?ur(l)]2?[ur(L)]2?[2ur(d)]2?[ur(b)]2?[ur(?n)]2

?0.000872?0.000642?(2?0.0048)2?0.000162?0.00162?0.98%

总不确定度uC(Y)?ur(Y)?Y?0.21?10(N/m2)

11

?Y?(2.12?0.21)?1011N/m2

测量结果?

?ur(Y)?0.98%

篇二:用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告

用拉伸法测钢丝杨氏模量——实验报告

杨氏弹性模量测定仪;光杠杆;望远镜及直尺;千分尺;游标卡尺;米尺;待测钢丝;砝码等。

【实验原理】

1.杨氏弹性模量Y是材料在弹性限度内应力与应变的比值,即

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。

2.光杠杆原理

伸长量Δl比较小,不易测准,本实验利用了光杠杆的放大原理对Δl进行测量。利用光杠杆装置后,杨氏弹性模量Y可表示为:

式中,F是钢丝所受的力,l是钢丝的长度,L是镜面到标尺间的距离,d是钢丝

的直径,

b是光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离,Δn是望远镜中观察到的标尺刻度值的变化量。