Лабораторная работа изучение деформации растяжения 10 класс

Лабораторная работа №1
Тема: Измерение ускорения тела при равноускоренном движении
Цель: овладеть методом экспериментального измерения ускорения прямолинейного равноускоренного движения тела из состояния покоя
Оборудование: секундомер, монорельс, тележка, деревянный брусок, штатив
Пояснения к работе
В качестве объекта наблюдения используется тележка, движущаяся по поверхности монорельса. Чтобы придать ей равноускоренное движение, монорельсу придают наклонное положение (подложить под один из концов монорельса тетрадь).
Если на верхний конец монорельса поставить тележку и отпустить её, под действием силы тяжести она придёт в движение, причём скорость её будет постепенно возрастать. Для ограничения её движения используют деревянный брусок, установленный на противоположном конце (нижнем) монорельса.
Из формулы S = a*t2 / 2 (1) следует, что а = 2*S / t2 (2).
Таким образом, ускорение можно определить, если измерить перемещение тела и время, за которое оно было совершено.
Ход работы
№ опыта
Х0, м
Х, м
S, м
t, с
а, м/с2
1
200мм =
Х – Х0 =
2
250мм =
Х – Х0 =
3
300мм =
Х – Х0 =
1. Соберите установку: под один конец монорельса подложите книгу (физику), а на другой его конец – брусок (чтобы ограничить движение тележки).
2. Установите тележку у верхнего конца монорельса. Определите значение начальной координаты Х0 (0 м)
3. Установите брусок на метке 200 мм, ограничив этим участок движения тележки.
4. Отпустите тележку (не толкая её!!!) и одновременно включите секундомер.
5. При ударе тележки о брусок выключите его и запишите время равноускоренного движения тележки при перемещении на 200 мм
7.Повторите пуски тележки (пункты 2 – 5), увеличив перемещение бруска до 250, а затем 300 мм
8.Вычислите по формуле (2) значение ускорения, с которым двигалась тележка в каждом из опытов
а1 =
а2 =
а3
аср =
9.Сравните полученные значения ускорения и сделайте вывод о том, можно ли считать движение тележки равноускоренным при движении по всей длине поверхности монорельса.
___________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод: В результате проведённой работы я научился (лась) _______________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 2
Тема: Изучение движения тела, брошенного горизонтально
Цель: измерить начальную скорость тела брошенного горизонтально
Оборудование: штатив с муфтой и зажимом, изогнутый желоб, металлический шарик лист бумаги, лист копировальной бумаги, отвес, измерительная лента
Теоретические сведения
Шарик скатывается по изогнутому желобу, нижняя часть которого горизонтальна. После отрыва шарик движется по параболе (см рис на стр 321).
Hh = gl2/2V2. Следовательно, при уменьшении начальной высоты в 4 раза, дальность уменьшается в 2 раза.
Измерив h и l, можно найти скорость шарика в момент отрыва от желоба: V0 = √g/2h
Ход работы
1.Соберите установку, чтобы h = 40 см
2.Под желоб положить лист бумаги и придавить книгой, чтобы он не двигался во время опыта.
3.Отметить на листе точку А отвесом
4.Положите шарик в желоб и отпустите (без толчка!). Заметьте примерно, где он коснётся стола.
5. Положите на это место лис бумаги, , а на него копировальную бумагу и закрепите всё книгой
6.Снова поместите шарик в желоб и отпустите.
7.Пункт № 6 повторите 4 – 5 раз
8.Осторожно снимите копировальную бумагу (лист остаётся на месте без передвижения), и отметь какую — либо точку, лежащую между отпечатками
9.Измерить расстояние l от отмеченной точки до точки А, и между крайними отпечатками L
10.Повторите пункт 1 – 9, опустив желоб, чтобы h = 10 см
11.Измерьте соответствующее значение дальности полёта и вычислите отношение:
h1/h2 =
l1/l2 =
12.Заполните таблицу
№ оп
h, м
l, м
h1/h2
l1/l2
13.По результатам первого опыта вычислите V0
14.Сделайте вывод по проведённой работе
Вывод: В результате проведённой работы я научился (лась) _______________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 3
Тема: Исследование зависимости силы упругости от удлинения пружины. Измерение жёсткости пружины
Цель: получить формулу зависимости силы упругости пружины от её удлинения
Оборудование: груз наборный, пружина спиральная узкая, пружина спиральная широкая, рулетка, штатив
Пояснения к работе
Способ измерения силы упругости, используемый в данной работе, основан наследующих соображениях. Если к пружине, подвешенной вертикально, прикрепить груз, то она под действием этого груза начнёт удлиняться. При этом на груз кроме силы тяжести, действующей вниз, станет действовать сила упругости растягиваемой им пружины, направленная вверх. Удлинение продолжится до тех пор, пока эти силы не станут равными по величине. Следовательно, зная значение силы тяжести Fт, действующей на груз, неподвижно висящий на растянутой им пружине, можно определить чему равно значение силы упругости Fупр, действующей при этом на груз со стороны пружины: Fупр= Fт (1). Значение силы тяжести можно узнать по массе груза: Fт=9,8Н/кг*mг (2)
Удлинение пружины х определяют по разности значений координат её нижнего конца после растяжения х1 и до него х0: х=х1 – х (3)
Ход работы
1.Подготовить таблицу для записи результатов измерений и вычислений
Широкая пружина
Х0, мм
m, г
10
20
30
40
50
Х1, мм
Х, м
Fупр, Н
k, Н/м
Узкая пружина
Х0, мм
m, г
40
80
120
160
200
Х1, мм
Х,м
F
k, Н/м
2.Растяните рулетку вдоль оси штатива и закрепите широкую пружину на штативе
3.Определите по рулетке значение начальной координата Х0=
4.Подвешивайте поочерёдно к пружине грузы массой 10, 20, 30, 40, 50 г и каждый раз заносите в таблицу значение координаты конца растянутой пружины Х1
5.Переведите в кг значения масс подвешиваемых грузов
6.Вычислите по формуле (2) значение силы тяжести для каждого груза и на основании формулы (1) занесите в таблицу Fупр для каждого груза
7.Вычислите по формуле (3) и выразите в метрах значения удлинения пружины для каждого случая
8.Подвесьте к штативу узкую пружину и проведите аналогичные измерения и расчёты, заполните таблицу
9.Постройте на одной координатной плоскости графики зависимости силы упругости от удлинения для:
А)широкой пружины – красным карандашом
Б)узкой пружины – зелёным карандашом
10.По оси Х – удлинение в метрах, по оси Y – сила упругости в ньютонах
11.Вычислите жёсткость пружины: k=Fупр/Х, и сделай вывод ________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
Вывод: В результате проведённой работы я ___________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 4
Тема: Измерение коэффициента трения скольжения
Цель: Ознакомиться с приёмом определения коэффициента трения скольжения
Оборудование: брусок деревянный, динамометр 0 -5 Н, груз наборный, ось рычага, монорельс
Пояснения к работе
Из теории известно, что сила трения скольжения зависит прямо пропорционально от коэффициента трения μ и силы нормального давления N: Fтр = μ * N. Если тело движется по горизонтальной поверхности, то сила нормального давления тела на поверхность равна весу тела N = P, a Fтр = μ * P. Коэффициент трения скольжения можно определить, измерив силу трения и вес тела.
μ = Fтр / P
Ход работы
1.Подготовьте таблицу для записи измерений и вычислений
№ опыта
Рбр, Н
Ргр, Н
Р, Н
Fтр, Н
μ
μср,
1
2
3
2.Вставьте в отверстие бруска ось утолщением вниз
3.Измерьте вес бруска с осью Рбр
4.Положите брусок на монорельс и прицепите к нему динамометр. Потяните за динамометр вдоль монорельса и добейтесь равномерного скольжения бруска. Измерьте силу трения Fтр
5.Выберите из состава груза наборного груз массой 50 г. Вычислите вес этого груза Ргр
6.Закрепите груз на бруске
7.Вычислите суммарный вес бруска и груза Р
8.Измерьте силу трения скольжения, действующую на брусок с грузом
9.Повторите опыт ещё два раза, закрепляя поочерёдно два и три груза массой по 50 г
10.Сделайте вывод о том, как зависит сила трения скольжения от веса тела
11.По результатам каждого из опытов вычислите коэффициент трения и найдите его среднее значение
Вывод: В результате проведённой работы я научился (лась) _______________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 5
Тема: Определение ускорения свободного падения при помощи маятника
Цель: отработать способ измерения ускорения свободного падения с помощью груза на подвесе
Оборудование: штатив, железный брусок из набора тел равного объёма, нить, секундомер, рулетка
Пояснения к работе
Ускорение свободного падения можно определить на основании зависимости периода свободных математического маятника от его длины. Формула, описывающая эту зависимость, включает и ускорение свободного падения.
Ход работы
1.Штатив разместите на столе так, чтобы конец лапки выступал на 5 – 10 см за край поверхности рабочего стола
2.На конце нити сделайте петлю, за которую подвесьте груз, а другой конец нити зажмите в лапке. При этом груз должен находиться на высоте 2 – 3 см от пола (измерьте длину нити в метрах: это расстояние от точки подвеса до середины груза)
3.Подготовьте таблицу для регистрации результатов опыта
№ опыта
L, м
N
t, с
T, с
g, м/с2
gср,. м/с2
1
40
2
40
3
40
4.Отведите груз на 5 – 10 см в сторону от положения равновесия, отпустите и одновременно включите секундомер
5.Определите время, за которое груз совершит 40 полных колебаний
6.Вычислите период колебания Т
7.Вычислите значение ускорения свободного падения по формуле:
8.Повторите опыт ещё два раза
9.Вычислите среднее значение ускорения свободного падения в проведённой серии опытов
10.Сравните полученное значение ускорения свободного падения с табличным и укажите возможные причины расхождения результатов
Вывод: В результате проедённой работы я научился (лась) _______________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 6
Тема: Наблюдение за охлаждением воды при её испарении и определение влажности воздуха, выяснение причин ,влияющих на скорость испарения жидкости
Цель: экспериментально подтвердить, что жидкость при испарении охлаждается и научиться определять влажность воздуха, а также выяснить какие условия влияют на скорость испарения жидкости
Оборудование: термометр, немного выты, два предметных стекла, палочка стеклянная, стакан с водой, одеколон (один на класс), нить
Ход работы
I. Наблюдение за охлаждением воды при её испарении и измерение влажности воздуха:
1.Подготовьте таблицу
№ опыта
t1, 0С
t2, 0С
t1 — t2, 0С
1
2.Измерьте температуру воздуха в классе t1
3.Оберните резервуар термометра сухой ватой так, чтобы кончик ваты свободно свисал вниз, и закрепите её (можно примотать ниткой)
4.Держа термометр за его верхний край, опустите свободную часть ваты в воду. Вода должна смочить вату. При этом резервуар термометра должен оставаться выше уровня воды в стакане
5.Наблюдайте за изменением температуры (понижением) при испарении жидкости с поверхности ваты
6.Запишите самое низкое значение температуры влажного термометра t2
7.Определите разность температур
8.С помощью психрометрической таблицы определите влажность воздуха в классе: ___________________________________
II. Выяснение условий скорости испарения жидкости:
1.Приготовьте таблицу и выполняйте действия, описанные в таблице
2.Заполните пустые графы по результатам проведённого опыта
№ п/п
Первое
стекло
Второе
стекло
Что сделать
вопрос
Наблюдаемое явление
вывод
1
Капля воды
Капля одеколона
Растереть по стеклу палочкой
Какая из капель быстрее испарится?
2
Капля одеколона
Капля одеколона
Помахать на второе стекло веером
Какая из капель быстрее испарится?
3
Капля воды
Капля воды
Прогреть снизу второе стекло
Какая из капель быстрее испарится?
4
Капля воды
Капля воды
На втором стекле заставить растечься
Какая из капель быстрее испарится?
Сделайте вывод по результатам проведённых работ
Вывод: В результате проведённой работы я научился (лась) _______________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________
Лабораторная работа № 7
Тема: Определение коэффициента поверхностного натяжения
Цель: экспериментально определить коэффициент поверхностного натяжения методом отрыва капель
Оборудование: весы учебные, разновес, клин измерительный, пипетка, штангенциркуль, стакан с водой, стакан химический
Описание работы
Отрыв капли от пипетки происходит при равенстве: mg = σπd, где
m – масса капли
σ – коэффициент поверхностного натяжения воды
d – внутренний диаметр пипетки
Для точности измеряют массу нескольких капель М = mn (n – число капель)
Ход работы
1.Измерьте внутренний диаметр пипетки (штангенциркулем)
2.Накапайте в пустой стакан 100 – 200 капель воды и с помощью весов определите массу воды М.
3.Вычислите σ = Мg/nπd
4.Заполните таблицу
d, м
n
M, кг
σ, Н/м
Вывод: В результате проведённой работы я научился (лась) _______________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Дата ____________ Тема:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Источник
Цель работы – изучение зависимости величины деформации твердого тела от напряжения при деформации растяжения.
Идея эксперимента
В эксперименте подвергается растяжению металлическая проволока. Точное измерение величины деформации в зависимости от нагрузки позволяет установить основные закономерности и характеристики деформации растяжения.
Теоретическая часть
Рис. 13. |
Все реальные тела деформируемы. Под действием приложенных сил они меняют свою форму или объем. Такие изменения называются деформациями. В случае твердых тел различают два предельных случая: деформации упругие и деформации пластические. Упругими называются деформации, исчезающие после прекращения действия приложенных сил. Пластическими или остаточными деформациями называют такие деформации, которые сохраняются в теле, по крайней мере, частично, и после прекращения действия внешних приложенных сил. Является ли деформация упругой или пластической – это зависит не только от материала тела, но и от величины приложенных сил. Если сила (точнее, сила, отнесенная к единице площади, т.е. напряжение) не превосходит известной величины, называемой пределом упругости, то возникающая деформация будет упругой. Если же она превосходит этот предел, то возникающая деформация будет пластической. Разделение тел на упругие и пластические в какой-то степени условно. Строго говоря, все деформации после прекращения действия внешних сил исчезают не полностью, а потому являются пластическими.
Различные части деформированного тела взаимодействуют между собой на поверхностях раздела, вдоль которых они граничат между собой. Рассмотрим произвольное деформированное тело или среду. Мысленно разделим его две части: тело I и тело II, граничащие между собой вдоль поверхности АВ (рис. 13). Т.к. тело I деформировано, то оно действует на тело II с некоторой силой. Соответственно тело II действует на тело I с такой же, но противоположно направленной силой. Однако для определения возникающих при этом деформаций необходимо знать как эти силы распределены по сечению. Возьмем на поверхности АВ бесконечно малую площадку dS. Пусть – сила, с которой на этой площадке тело II действует на тело I. Сила, отнесенная к единице площади, т.е. , называется напряжением, действующим в точке на границе АВ. Ориентацию площадки dS можно задать, указав направление нормали к ней. Будем считать, что нормаль направлена наружу от поверхности тела, на которое действует сила . Обозначим единичный вектор такой нормали, а – соответствующее напряжение. Вектор можно разложить на составляющую вдоль нормали n и составляющую, лежащую в касательной плоскости к площадке dS. Первая составляющая называется нормальным, а вторая – тангенциальным напряжениями, действующими на площадке dS.
Рис. 14. |
Возьмем однородный стержень и приложим к его основаниям растягивающие или сжимающие силы F (рис. 14, а и б). Стержень будет деформирован, т.е. сжат или растянут. Сила, отнесенная к единице площади поперечного сечения, называется напряжением. В данном случае напряжение перпендикулярно к поперечному сечению стержня. Если стержень растянут, то это напряжение называется натяжением и определяется выражением
,
где S – площадь поперечного сечения стержня. Если же стержень сжат, то напряжение называется давлением и численно определяется той же формулой
.
Легко заметить, что .
Пусть l0 – длина недеформированного стержня. После приложения силы F его длина получает приращение Δl и становится равной l = l0 + Δl. Отношение
называется относительным удлинением стержня. В случае растяжения оно положительно, при сжатии – отрицательно.
Как показывает опыт, для не слишком больших упругих деформаций натяжение Т (или давление Р) пропорционально относительному удлинению (или относительному сжатию).
или ,
где Е – постоянная, зависящая только от материала стержня и его физического состояния. Она называется модулем Юнга. Последние формулы выражают закон Гука для деформаций растяжения или сжатия стержней. Это приближенный закон и для больших деформаций он может не выполняться. Деформации, для которых закон Гука приближенно выполняется, называются малыми деформациями. Более общим, чем закон Гука, является утверждение, что в случае упругих деформаций натяжение Т является однозначной функцией относительного удлинения ε.
Оказывается, что если деформации малы, то упругие постоянные тел не изменяются при деформациях. Таким образом, если на тело действует несколько сил, то для вычисления результирующей деформации можно вычислить сначала деформации, вызываемые каждой силой в отдельности (как если бы остальных сил не было совсем), а затем полученные деформации сложить. Это положение называется принципом суперпозиции малых деформаций.
Упругая энергия растянутого стержня равна
.
Объемная плотность упругой энергии, т.е. упругая энергия u, приходящаяся на единицу объема растянутого (или сжатого) стержня, равна
.
Если воспользоваться законом Гука, то это выражение можно привести к виду
.
Как показывает опыт, под действием растягивающей или сжимающей силы F изменяются не только продольные, но и поперечные размеры стержня. Если сила F – растягивающая, то поперечные размеры стержня уменьшаются. Если же она сжимающая, то они увеличиваются.
Пусть а0 – толщина стержня до деформации, а – после деформации. За толщину можно принять для круглого стержня его диаметр, для прямоугольного – одну из сторон его основания и т.д. Если сила F растягивающая, то величина называется относительным поперечным сжатием стержня (Δа = а – а0). Отношение относительного поперечного сжатия к соответствующему относительному продольному удлинению называется коэффициентом Пуассона
.
Коэффициент Пуассона зависит только от материала тела и является одной из важных постоянных, характеризующих его упругие свойства.
Модуль Юнга Е и коэффициент Пуассона μ полностью характеризуют упругие свойства изотропного материала. Все остальные упругие постоянные могут быть выражены через Е и μ.
Таким образом, упругая деформация твердых тел описывается законом Гука
, (6.1)
где s = F/S – нормальное напряжение (отношение силы F, приложеннойперпендикулярно поперечному сечению образца, к площади S этого сечения),– относительная деформация (отношение удлинения Dl к первоначальной длине l0образца), Е – модуль упругости (модуль Юнга).Заметим, что s численно равно энергии, приходящейся на 1 м3 деформируемого материала.
Модуль Юнга характеризует упругие свойства твердых тел при деформации растяжения – сжатия. Он численно равен величине напряжения, которое вызывает изменение длины образца вдвое, если деформация при этом остается упругой. С другой стороны, модуль Юнга можно понимать как величину, численно равную объемной энергии деформации при удвоении размеров образца.
Закон Гука справедлив лишь для идеально упругих тел. Для реальных же тел наблюдаются различные отклонения от этого закона. На рис. 15 представлена характерная диаграмма растяжения твердого тела. Строгая пропорциональность между относительным удлинением и напряжением наблюдается лишь при сравнительно небольших нагрузках, на участке 0А.
Рис. 15. Диаграмма растяжения твердого тела |
Напряжение σп, при котором выполняется закон Гука, называется пределом пропорциональности.
Максимальное напряжение sуп, при котором еще не возникают остаточные деформации(относительная остаточная деформацияне превышает0,1 %), называется пределом упругости. Ему соответствует точка В на диаграмме деформации.
Предел текучести – это напряжение, которое характеризует такое состояние деформируемого тела, после которого удлинение возрастает без увеличения действующей силы (горизонтальный участок ВС).
Пределом прочности sпр (точка D) называется напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, выдерживаемой телом перед разрушением.
Отклонения от закона Гука в области напряжений, не превосходящих предела упругости, объединяются общим понятием неупругости. Проявлением неупругости являются, например, упругие последействия и упругий гистерезис, подлежащий экспериментальному наблюдению в данной работе.
Явление упругого последействия заключается в изменении со временем деформационного состояния при неизменной величине напряжения. В этом случае после приложения нагрузки к образцу деформация возникает не мгновенно, а продолжает увеличиваться с течением времени (прямое упругое последействие); также и после снятия нагрузки: деформация образца исчезает не мгновенно, а продолжает уменьшаться во времени (обратное упругое последействие).
Площадь, ограниченная кривой нагрузки и двумя абсциссами, соответствующими двум значениям относительной деформации, пропорциональна работе А внешних сил или, что тоже, потенциальной энергии Еп при упругом деформировании образца. Это следует из расчета элемента площади DQ под кривой
, (6.2)
где с – коэффициент пропорциональности, DW1 – объемная плотность энергии деформации образца. Коэффициент пропорциональности с равен объемной плотности энергии деформации, приходящейся на единицу площади, ограниченной графиком, и имеет размерность Дж/клетку.
Площадь под всей кривой нагрузки соответствует объемная плотность энергии W1, а площади под всей кривой разгрузки – объемная плотность энергии W2.
Если к образцу прикладывать сначала возрастающее напряжение, а затем производить разгрузку, то на графике s = f(e) кривая нагрузки не будет совпадать с ветвью разгрузки. При полном цикле нагрузки – разгрузки график образует фигуру, называемую петлей гистерезиса. Площади петли пропорциональна объемная плотность поглощенной энергии упругости DW, перешедшей в тепло.
Явления необратимого превращения в теплоту механической энергии (иначе, диссипация энергии) в процессах деформирования твердых тел связано с так называемым внутренним трением.
Для количественной оценки внутреннего трения материалов часто пользуются относительной величиной – коэффициентом поглощения
, (6.3)
где W1 – энергия упругой деформации при нагрузке образца.
Явления неупругости присущи всем реальным твердым телам, как полимерным, так и низкомолекулярным, в том числе металлам.
Явления неупругости металлов и других кристаллических тел связаны с дефектами кристаллической решетки: различными точечными дефектами, дислокациями и вызванными ими неоднородностями структуры и, как следствие, наличием внутренних механических микронапряжений в твердых телах. Неупругость полимерных материалов обусловлена изменением структуры макромолекул под действием механических напряжений.
Экспериментальная установка
Рис. 16. Схема экспериментальной установки |
Установка для наблюдения деформации растяжения представлена на рис. 16. Она состоит из массивного основания 1 с верхним 2 и нижним 3 кронштейнами. Испытуемый образец – проволока 4, закрепляется с помощью винтовых зажимов 5 и 6. К нижнему зажиму прикреплена платформа 7, на которую для создания нагрузки накладываются грузы. Для удобства закрепления проволоки верхний зажим сделан подвижным и может фиксироваться с помощью винта 8. Для того чтобы верхний кронштейн во время измерений находился под постоянной нагрузкой и имел постоянный изгиб, к нему на тягах 9 подвешена горизонтальная планка 10. На неё перед измерениями навешиваются все грузы, которые затем перекладываются на платформу. Прибор устанавливается (обычно крепится к стене) в вертикальном положении.
Для точного измерения величины деформации в работе применяется катетометр.
Катетометр предназначен для измерения вертикальных отрезков, расположенных на расстояниях
Рис. 17. Схематическое устройство катетометра. |
несколько десятков сантиметров от объектива зрительной трубы катетометра.
Катетометр (рис. 17) состоит из вертикального штатива с колонкой 1 на треножнике, измерительной каретки 2, зрительной трубы 3 и отсчетного микроскопа 4. Подъемными винтами 5 треножника колонку можно устанавливать по круглому уровню строго вертикально. С помощью ручек 6 колонку можно поворачивать вокруг вертикальной оси. Измерительная каретка 2, несущая зрительную трубу 3 и отсчетный микроскоп 4, перемещается по колонке на роликах. Грубое перемещение каретки по вертикали осуществляется от руки при открепленном винте 7, точное – с помощью микрометрического винта 8 при закрепленном винте 7.
Зрительная труба 3 укреплена на каретке. Фокусировка трубы на выбранную точку объекта производится вращением маховика 9. Сбоку на тубусе имеется цилиндрический уровень, ось которого параллельна визирной оси трубы. Уровень устанавливается в горизонтальном положении микрометрическим винтом путем совмещения изображения концов пузырька, рассматриваемого через окуляр зрительной трубы. При совмещении половинок пузырька визирная ось зрительной трубы принимает строго горизонтальное положение.
Измерительная система катетометра состоит из зрительной трубы и отсчетного микроскопа с осветительной системой. В фокальной плоскости окуляра отсчетного микроскопа установлена масштабная сетка (рис. 18), на которую специальным оптическим устройством проектируется миллиметровая шкала. Измерение расстояний между двумя точками производится с помощью зрительной трубы и отсчетного микроскопа путем сравнения измеряемой длины с миллиметровой шкалой.
Перемещая каретку со зрительной трубой и отсчетным микроскопом по колонке вдоль миллиметровой шкалы, а также вращая колонку вокруг вертикальной оси, устанавливают трубу на выбранные точки объекта; отсчеты снимают через окуляр отсчетного микроскопа по шкале и масштабной сетке. Длины вертикальных отрезков определяют как разность соответствующих отсчетов по шкале.
Катетометр снабжен трансформатором для включения в сеть осветительной части отсчетного микроскопа.
Рекомендуемые страницы:
Читайте также:
Источник