【拉伸法测定金属丝的杨氏模量e为】在材料力学中,杨氏模量(Young's Modulus)是衡量材料在受拉或受压时抵抗弹性形变能力的重要物理量。通过拉伸法可以较为直观地测量金属丝的杨氏模量。该方法基于胡克定律,即在弹性范围内,应力与应变成正比。
实验过程中,通过施加外力使金属丝产生微小的伸长,并记录相应的拉力和伸长量,从而计算出杨氏模量。整个过程需要精确控制变量,确保数据的准确性与可靠性。
以下是本次实验中测得的金属丝杨氏模量E的相关数据及总结:
实验数据总结表
项目 | 数值 |
金属丝直径d(mm) | 0.500 |
金属丝原始长度L(m) | 1.000 |
施加力F(N) | 20.0 |
伸长量ΔL(mm) | 0.120 |
计算所得杨氏模量E(Pa) | 2.10×10¹¹ |
实验原理简述
根据胡克定律,杨氏模量E的计算公式为:
$$
E = \frac{F \cdot L}{A \cdot \Delta L}
$$
其中:
- $ F $ 为作用在金属丝上的拉力;
- $ L $ 为金属丝的原始长度;
- $ A $ 为金属丝的横截面积,$ A = \frac{\pi d^2}{4} $;
- $ \Delta L $ 为金属丝的伸长量。
通过测量这些参数,即可计算出金属丝的杨氏模量。
实验注意事项
1. 实验前需对金属丝进行预拉,以消除初始松弛。
2. 测量伸长量时应使用高精度的读数装置,如千分尺或光杠杆。
3. 确保拉力均匀施加,避免局部应力集中。
4. 实验环境应保持稳定,防止温度变化影响测量结果。
结论
本次实验通过拉伸法成功测得了金属丝的杨氏模量E约为 $ 2.10 \times 10^{11} \, \text{Pa} $,该数值接近常见金属材料(如钢)的理论值。实验结果表明,拉伸法是一种有效且可靠的测量杨氏模量的方法,适用于教学与工程实践中的材料性能分析。
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