利用弦振动实验仪测量金属丝的杨氏模量

利用弦振动实验仪测量金属丝的杨氏模量利用弦振动实验仪测量金属丝的杨氏模量第卷第期 . . 延安大学学报自然科学版年月.:./..?... 利用弦振动实验仪测量金属丝的杨氏模量刘艳峰延安大学物理与电子信息学院,陕西延安摘要:将弦线振动的研究规律与伸长法测量钢丝杨氏模量的原理相结合,设计出一种用弦振动仪测量金属丝杨氏模量的新方法。从测量结果可知,所测金属丝的杨氏模量与其标准值相比。误差非常小,说明利用文中的设计方案来测量金属丝杨氏模量确实可行,该方案一方面拓展了弦振动仪的使用,另一方面又为测量金属丝杨氏模量提供了一种新方法...

利用弦振动实验仪测量金属丝的杨氏模量第卷第期 . . 延安大学学报自然科学版年月.:./..?... 利用弦振动实验仪测量金属丝的杨氏模量刘艳峰延安大学物理与电子信息学院,陕西延安摘要:将弦线振动的研究规律与伸长法测量钢丝杨氏模量的原理相结合, 设计出一种用弦振动仪测量金属丝杨氏模量的新方法。从测量结果可知,所测金属丝的杨氏模量与其标准值相比。误差非常小,说明利用文中的设计方案来测量金属丝杨氏模量确实可行,该方案一方面拓展了弦振动仪的使用,另一方面又为测量金属丝杨氏模量提供了一种新方法,具有一定的应用和参考价值。关键词弦振动实验仪;金属丝;杨氏模量中图分类号: 文献标识码: 文章编号:??? 是表征物质材料在杨氏模量们可以通过调节面板上的频率调节旋钮、移动支撑弦弹性限度内抗拉或抗压能力的物理量,它是描述材料线劈尖的位置,明显的看到弦振动现象。将弦线振动沿纵向的弹性模量,也是材料力学中常用的名词,其原理和伸长法测钢丝杨氏模量的原理相结合,即可得大小仅取决于材料本身的物理性质?。。杨氏模量出在该装置下测量金属丝杨氏模量的原理和方法来。是选定机械零件材料的依据之一,是工程技术设计中常用的参数。有关杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义,还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等,还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术微波或超声波等实验技术和方法。。本文基于弦振动实验仪来测量金属丝的杨 ??香蕉插头座接弦线?频率显示?电源开关氏模量,下面主要介绍测量原理、实验仪器、测量方法 ?频率调节旋钮 ?磁钢?钩码?米尺?弦线以及最终的测量结果。 ?滑轮及托架、两劈尖滑块图 ?型固定均匀弦振动仪测量仪器实验装置如图所示。实验时,将?、?香蕉插测量所涉及的实验器材包括:?型固定头上的导线与弦线连接,构成通电回路,然后接通电均匀弦振动仪,金属丝,钩码,米尺,监视器与读源。这样,通有电流的金属弦线在磁场的作用下就会数显微镜。如图所示,?型固定均匀弦振振动。根据需要,可以旋转旋钮以变频器输出的电动仪是一种带数字显示频率的高精度教学仪器。我收稿日期:?? 基金项目:陕西省教育厅年科学研究项目计划,陕西省高水平大学建设专项资金资助项目物理学 ,延安大学大学物理实验精品课程?资助项目作者简介:刘艳峰一,女,陕西清涧人,延安大学讲师。万方数据第期利用弦振动实验仪测量金属丝的杨氏模量流频率。移动磁钢劈尖、的位置,可以改变弦长。一、’ :一:等堕一测量原理由式和式可得 .弦振动规律 :??/、 ?旷设一均匀弦线,一端由劈尖支住见图,另在实验过程中,取半波数等于,即基频情况一端由劈尖支住。对均匀弦线扰动,引起弦线上进行测量,同时主要通过改变外力和频率来拉升金质点的振动,于是波动就由点沿弦线朝点方向属丝,让基频的弦长保持不变。则式又可写为传播,称为入射波,再由点反射沿弦线朝点传播,称为反射波。一列持续的入射波与其反射波在嘞等同一弦线上沿相反方向传播时,将会相互干涉,移动 ? 是一个很小的长度变化,可用读数显微镜劈尖到适当的位置,弦线上的波就形成驻波。这成像系统直接测量, 配时,弦线上的波被分成了几段,且每段波两端的点始 ?厂从弦振动仪上的频率显示处直接读出,为弦线终静止不动,而中间的点振幅最大。这些始终静止体密度。的点称为波节,振幅最大的点称为波腹。由弦振动测量方法原理和波动学知识”,固定弦的两端是用劈尖支柱的,故两端点必为波节,所以,只有当弦线的两个固准备实验仪器,将弦振动仪与读数显定端之间的距离弦长等于半波长/的整数倍微镜结合,放置于合适的位置。打开弦振动实验仪时,才能形成驻波,这就是均匀弦振动产生驻波的条的电源开关。在金属丝下加力使金属丝有一定件,其数学表达式为张力,同时调节频率旋钮,使金属丝上产生波形,调节、两劈尖滑块,使波形出现的基频。乃/,,, 记录此时的频率和读数显微镜中金属丝由此可得沿弦线传播的横波波长为的起点位置。在金属丝下加力依次加力,调节 / 频率旋钮,的基频波形再次出现时记录数据。式中的为弦线上的驻波的波段数,即半波数。依次加砝码六次后在逐个减去砝码在记录数据。波动理论指出,弦线中的横波的传播速度为测出金属丝原长和发生基频振动的弦长。 //线结合分析天平利用静力称衡法测出金属丝的体式中为弦线中的张力,线为弦线线密度,即密度。,由式计算出金属丝的杨氏模量。单位长度的质量。根据波速、频率及波长的普遍关系式,将数据记录及数据处理式代人可得实验室的温度为?,压强为一个标准大气 /,弦长压。弦线体密度:. 呵警 ,基频的弦长. 。由式和式可得表?‘厂、?的测量数据表昔/?聊线凡,,,?一 ?, ? . . .】 . . . . . .伸长法测量钢丝杨氏模量原理设一根钢丝的截面积为,原长为,沿其长度将以上数据和表的测量数据对应代入方向加一拉力后,钢丝的伸长量为? 。根据胡式,同时利用逐差法处理数据,可得金属丝的杨氏模克定律,材料在弹性限度内胁强与胁变成正比。量. /~。与标准值. 竽:华 ?已一 /。相差甚小。式中的比例系数称为该材料的杨氏模量。结束语钢丝的截面积为孚,为钢丝的直径。因此本文将弦线振动的研究规律与伸长法测量钢丝万方数据

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