2. Порядок виконання роботи

1. Установити площину коливань маятника під кутом (рис. 3).

2. Перевірити чи відповідає положення рівноваги маятника нулю на шкалі " ".

3. Відхилити маятник від положення рівноваги на кут і, відрахувавши повних коливань, вимірити кут відхилення _.

4. Занести в таблицю значення і число коливань . Градуси перевести у радіани ( рад).

5. Для кожного кута провести по 3 досліди.

6. За робочою формулою обчислити коефіцієнт тертя кочення за результатами кожного досліду.

7. Знайти середнє значення , отриманих для кожного кута , і занести в таблицю .

8. Проаналізувати, як відрізняються для різних .

9. Отримані для різних обробити за схемою обробки прямих

вимірювань для заданої викладачем довірчої імовірності

Таблиця

R= м

м

м

м

м

м

м2

Контрольні питання:

1. Які сили називають силами тертя?

2. Яке тертя називають сухим? в’язким? Чим обумовлене виникнення тертя ковзання?

3. Сформулюйте закон сухого тертя (тертя ковзання).

4. Від чого залежить коефіцієнт тертя ковзання?

5. Що таке сила нормального тиску?

6. Як залежить сила тертя від швидкості руху тіла?

7. При яких умовах виникає тертя кочення?

8. Який закон описує рух кульки, що котиться?

9. Який фізичний зміст коефіцієнта тертя кочення і чи залежить він від кута нахилу маятника?

2.2. Деформація твердого тіла

У природі абсолютно твердих тіл не існує, тому що всі реальні тіла під дією сил змінюють свою форму і розміри, тобто деформуються.

Деформація називається пружною, якщо після припинення дії зовнішніх сил тіло приймає початкові розміри і форму.

Деформація називається пластичною, якщо вона зберігається в тілі після припинення дії зовнішніх сил. Деформація реальних тіл завжди пластична, однак, якщо залишкові деформації малі, то ними можна знехтувати і розглядати тільки пружні деформації.

При деформації твердого тіла його частинки зміщаються від положення рівноваги. Зміщенню частинок перешкоджають сили взаємодії між ними. Якщо зміщення частинок не занадто велике, то після припинення дії зовнішньої сили вони під впливом внутрішніх сил взаємодії повертаються у початкове положення, тобто деформація є пружною. Якщо ж зовнішня сила велика і переміщає частинки настільки, що сили взаємодії між ними вже не можуть повернути частинки у початкове положення після припинення дії зовнішньої сили, то тіло залишається деформованим. Така деформація є пластичною.

С илу, яка виникає при деформації, називають силою пружності. Пружні сили - це ті внутрішні сили притягання або відштовхування, що виникають при деформації між частинками, що складають тверде тіло, і які прагнуть повернути тіло у початкове положення. Сили пружності мають електромагнітну природу.

Розглянемо однорідний стержень довжиною і площею поперечного перерізу (рис.1). До кінців стержня однакові сили . Довжина стержня змінилася на величину і стала . - називається абсолютною деформацією (абсолютна зміна довжини стержня при деформації або видовженні).

Величина деформації, що виникає під дією сили, залежить від поперечного перерізу зразка. Тому для характеристики деформуючої дії сили розглядають силу, що приходиться на одиницю площі поперечного перерізу, яка називається механічною напругою:

Величина

,

називається відносною деформацією. показує яку частину складає зміна довжини стержня від початкової довжини .

Закон Гука: при малих пружних деформаціях механічна напруга пропорційна відносній деформації _:

₍₁₎

де - коефіцієнт пропорційності, що називається модулем Юнга і залежить від роду матеріалу, з якого виготовлений стержень.

Фізичний зміст модуля Юнга: з формули (1) випливає, що при модуль Юнга дорівнює такій механічній напрузі, при якій довжина зразка збільшується в два рази.

Розмірність модуля Юнга: _. Величина модуля Юнга головним чином визначається типом кристалічної гратки, тобто силами міжатомного зв’язку. Значення модуля Юнга для деяких матеріалів: сталь ; мідь ; алюміній ; чавун . Із рівняння (1) отримаємо:

(2)

де - коефіцієнт пружності. Тоді можна навести ще одне формулювання закону Гука: при малих деформаціях абсолютне видовження пропорційне діючої на стержень зовнішній силі:

Закон Гука справедливий лише при малих деформаціях. Для довільних крива деформації має наступні особливості (рис. 2 – показана тільки область розтягування).

При невеликих деформаціях (ділянка ) напруга пропорційна , тобто виконується закон Гука. Найбільша напруга , до якої ще виконується закон Гука, називається межею пружності. Далі деформація починає наростати швидше, ніж навантаження (ділянка ). На ділянці деформація зразка продовжує зростати без подальшого збільшення навантаження. Ця ділянка має назву області текучості. Потім починається подальше зростання напруги.

Найбільша напруга , яка відповідає точці , називається межею міцності. Потім напруга в зразку починає падати, тому що відстані між частинками в твердому тілі вже настільки великі, що зв'язок між ними слабшає і внутрішні сили взаємодії вже не можуть зрівноважити прикладене навантаження. У точці відбувається розрив зразка. Точка відповідає відносній деформації , при якій після повільного припинення деформуючих сил, тіло повернеться в деякий деформований стан з деформацією . Деформація називається залишковою деформацією твердого тіла (зменшується при пониженні температури, а також при збільшенні швидкості навантаження і подальшого розвантаження).

Крива типу характерна для в'язких матеріалів (приклад - сталь). Крива типу (практично відсутня зона пластичної напруги) характерна для крихких матеріалів (приклад - чавун).

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА М2 (№ 8)

ВИЗНАЧЕННЯ МОДУЛЯ ПРУЖНОСТІ ЮНГА З РОЗТЯГУ