Hur hitta Youngs modul för koppartråd

Att förstå de fysiska egenskaperna hos konstruktionsmaterial är oerhört viktigt att både arkitekter och ingenjörer i utformningen av en struktur . Olika material har olika svar på både stress och påfrestningar . Förhållandet mellan spänning och töjning av ett material representeras såsom Youngs modul . Den stress är den kraft som anbringas på ett föremål dividerat med dess tvärsnittsarea , medan belastningen på ett objekt är en utvidgning av ett objekt delat med dess naturliga längd. Youngs modul är förhållandet mellan stress stam av en object.Things Du behöver
Roll koppartråd
Mikrometer skruva mätare
tabell
Clamp -on remskiva
G - klämma
Tidning
Vikt hängare
Vit etikett
Meter stick
100g slitsade massorna
Calculator
Visa mer Instruktioner
Set-up och datainsamling

1

Mät tjockleken på koppartråden med hjälp av mikrometer . Spela diametern på tråden i ditt labb anteckningsbok. Mät diametern åtminstone fem punkter längs längden av tråden för att erhålla en representativ medeldiameter .
2

Montera en remskiva på sidan av ett bord nära slutet .

3

Skär en bit tråd 2 m och klämma ena änden på bordet 1,5 meter tillbaka från remskivan med hjälp av G - klämman . Kör tråd över remskivan och låt den hänga mot golvet .
4

Placera tidningspapper på golvet nedanför remskivan .
5

Bifoga en vikt hängare till i slutet av viran. Fäst en vit etikett i slutet av bit tråd .
6

Placera en meter pinne intill änden av tråden . Använd etiketten på viran för att hitta längden av kabeln. Förlängningen av tråden under försöket kan hittas genom mätningar av rörelsen i slutet av etiketten.
7

Placera en 100g vikt på vikten hängare och registrera vikt och avstånd rörlighet .
8

Ta bort vikterna varje gång du fullständig registrering av vikt , för att se om tråden återgår till sin ursprungliga längd .
9

Fortsätt att lägga till vikter och registrering av uppgifter om varje ny tyngd tills trådbrott . Varje gång du lägger till vikter , placera dem försiktigt på galgen .
Beräkningar
10

Beräkna den genomsnittliga tjockleken på koppartråden utifrån de fem mätningar som du tog. Till exempel , anta att du samlas följande tjockleksmätningar för koppartråden på fem olika punkter längs längden av kabeln : 2,13 , 1,96 , 2,07 , 2,20 och 2,17 mikron . Summera de fem mätningarna och dividera med fem för att ge den genomsnittliga diametern av koppartråd. Den genomsnittliga diametern är 2,106 mikrometer. Konvertera mikrometer till meter med 1 mikrometer är lika med 1 x 10 ^ -6 meter . Den genomsnittliga diametern av koppartråd är 2,106 x 10 ^ -6 meter.
11

Beräkna tvärsnittsarean av koppartråden med hjälp av den geometriska formeln , område = pi * radie ^ 2 . Använd radie lika med 1/2 av diametern . r = d /2 = 2.106 x 10 ^ -6 /2 = 1.053 x 10 ^ -6 meter . Beräkna arean av i slutet av koppartråd , A = pi * r ^ 2 = pi * ( 1.053 x 10 ^ -6 ) ^ 2 = pi * 1.109 x 10 ^ -12 = 3,48 x 10 ^ -12 meter ^ 2 . Området i slutet av tråden är den tvärsnittsarea .
12

Hitta stressen på koppartråden med hjälp av stressen = F * område. F = 100g * antal vikter * gravitationen . Exempelvis är den kraft som associeras med det femte vikt som hänger från den tråd som är lika med , F = 5 * 100g * 9,8 m sek ^ 2 . Force använder enheter av Newton , som är kg /m ^ 2 . Konvertera vikt till kg och lösa för styrkan . 100g = 0,1 kg. F = 5 * 0,1 * 9,8 = 4,9 N /m ^ 2 .
13

Hitta belastningen på kabeln med hjälp av stammen = x /L , där x är den sträckning av tråd och L är den ursprungliga längd av tråden . Till exempel , anta att efter placering fem 100g vikter på galgen , trådlängdenmätt 1,16 m med en ursprunglig längd på 1,15 meter . Stam = .01 /1,15 = 8,7 x 10 ^ -3 .
14

Beräkna Youngs modul genom att dividera den stress av stammen . Till exempel , vid den punkt där tyngd är 0,5 kg stressen är 4.9 och stammen är 8,7 x 10 ^ -3 . Youngs modul = stress /spänning = 4,9 /8,7 x 10 ^ -3 = 563,21 N /m ^ 2 . Det bästa värdet för Youngs modul hittas genom att plotta spänning kontra påfrestningar för alla datapunkter och beräkna lutningen av den resulterande bäst anpassade linjen . Addera