杨氏模量测定(横梁弯曲法)
一、实验目的
1. 学习用弯曲法测量金属的杨氏模量
2. 学习微小位移测量方法
二、实验仪器
JC-1读数显微镜 待测金属片 砝码片若干 待测金属片支撑架 可挂砝码片的刀口
三、实验原理
宽度为 ,厚度为 ,有效长度为 的棒在相距 的 、 两点上横断面,在棒弯曲前相互平行,弯曲后则成一小角度 ,棒的下半部分呈拉伸状态,而上半部分呈压缩状态,棒的中间有薄层虽然弯曲但长度不变。现在来计算一下与中间层相距为 ,厚度为 ,形变前长为 的一段,弯曲后伸长了 ,由胡克定律可计算它所到的拉力 :
对中心薄层所产生的力矩
整个横断面产生力矩为:
如果使得棒弯曲的外力作用在棒有效长度的中点上,那么棒的两端分别施加,才能使棒平衡。棒上距离中点为,长度为的一段,由于力的作用产生弯曲下降:
棒处于平衡状态时,有外力对该处产生的力矩应该等于该处横断面弯曲所产生的力矩。
上式整理可得:
因此只要测定外力使金属片弯曲伸长量,金属片的有效长度,宽度,厚度就可以测出金属片的杨氏模量。
四、实验步骤
1. 用支架支撑好金属片,并在有效长度的中点上挂上带有挂砝码的刀口(一定得确保刀口挂在中心位置处)。
2. 调节好读数显微镜的目镜,判断标准是调好的目镜可以清晰地看到分划板和十字叉丝。并把它支撑好,调节好物镜与刀口上基线的距离,使得能够从读数显微镜清晰看到基线的像。转动读数显微镜上的鼓轮使得基线的像与十字刻度吻合,记下初始值。
…… …… 余下全文