钢丝的杨氏模量一般是多少
钢丝的杨氏模量一般是2.0乘以10的11次方牛米负二次方。杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量,杨氏模量衡量的是一个各向同性弹性体的刚度。钢丝是钢材的板、管、型、丝四大品种之一,是用热轧盘条经冷拉制成的再加工产品。
镀层处理在非光面的要求镀层的钢丝表面镀覆一层金属或合金,目的之一是使钢丝防腐以提高其使用寿命,如镀锌、镀铝、镀锌铝合金等;目的之二是使钢丝具有某些特殊性能,如生产轮胎钢丝和钢丝帘线钢丝时,为了保证钢丝与橡胶具有良好的结合能力,前者需要镀铜、镀黄铜或镀青铜,而后者需要镀黄铜。
生产镀层钢丝时在工艺流程的安排上,有的是先镀后拔,即镀层工序安排在成品的拉拔之前;有的是先拔后镀,即钢丝在拔成成品之后再进行镀层。
一般,在要求钢丝表面镀层光亮、致密且具有较高的强度时,采用先镀后拔,而在对钢丝表面要求不十分高、成品的强度和韧性无特殊要求,但对镀层重量有一定要求时则采用先拔后镀。
用拉伸法测定金属材料的杨氏弹性模量为什么用加砝码和减砝码
钢丝一般都会有点弯曲,所以开始放砝码时,会慢慢将弯曲拉直。所以增减砝码的读数会有不同。
其次,增减砝码时候,钢丝夹具和平台的摩擦力方向不同,也需要两个结果求平均以减少误差。
在外力作用下,固体发生的形状变化形变,形变分弹性形变和范性形变。拉伸法测量钢丝杨氏弹性模量是在钢丝的弹性范围内进行的,属弹性形变的问题。最简单的弹性形变是在弹性限度内棒状物受外力后的伸长和缩短。
扩展资料:
特性
根据不同的受力情况,分别有相应的拉伸弹性模量(杨氏模量)、剪切弹性模量(刚性模量)、体积弹性模量等。它是一个材料常数,表征材料抵抗弹性变形的能力,其数值大小反映该材料弹性变形的难易程度。
对一般材料而言,该值比较稳定,但就高聚物而言则对温度和加载速率等条件的依赖性较明显。对于有些材料在弹性范围内应力-应变曲线不符合直线关系的,则可根据需要可以取切线弹性模量、割线弹性模量等人为定义的办法来代替它的弹性模量值。
参考资料:百度百科-杨氏模量
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求科学出版社大学物理实验杨氏模量测定实验报告
【实验目的】
1. 掌握用光杠杆装置测量微小长度变化的原理和 *** ;
2. 学习一种测量金属杨氏弹性模量的 *** ;
3. 学习用逐差法处理资料。� 【实验仪器】
杨氏模量测定仪、光杠杆、望远镜及标尺、螺旋测微器、游标卡尺、卷尺等
【实验原理】
一根均匀的金属丝或棒(设长为L,截面积为S),在受到沿长度方向的外力F作用下伸长�
ΔL。根据胡克定律:在弹性限度内,弹性体的相对伸长(胁变)�ΔL/L与外施胁强F/S
成正比。即:
� ΔL/L=(F/S)/E (1)
�式中E称为该金属的杨氏弹性模量,它是描述金属材料抗形变能力的重要物理量,其单
位为�N·m-2�。�
�设金属丝(本实验为钢丝)的直径为d,则S=πd2/4,将此式代入式(1),可得:
E=4FL/πd2ΔL (2)
�根据式(2)测杨氏模量时,F,d和L都比较容易测量,但ΔL是一个微小的长度变化,很
难用普通测长器具测准,本实验用光杠杆测量ΔL。
【实验内容】
1. 实验装置如图2-9,将重物托盘挂在螺栓夹B的下端,调螺栓W使钢丝铅直,并注意使
螺栓夹B位于平台C的圆孔中间,且能使B在上下移动时与圆孔无摩擦。
�2. 放好光杠杆,将望远镜及标尺置于光杠杆前约1.5~2m处。目测调节,使标尺铅直
,光杠杆平面镜平行于标尺,望远镜与平面镜处于同一高度,并重直对向平面镜。
�3. 微调平面镜或望远镜倾仰和望远镜左右位置,并调节望远镜的光学部分,使在望远镜
中看到的标尺像清晰,并使与望远镜处于同一高度的标尺刻度线a0和望远镜的叉丝像的横
线重合,且无视差。记录标尺刻度a0值。
�4. 逐次增加相同质量的砝码,在望远镜中观察标尺的像,依次读记相应的与叉丝横线重
合的标尺刻度读数a1,a2,…然后,再逐次减去相同质量的砝码,读数,并作记录。
�5. 用米尺测量平面镜面至标尺的距离R和钢丝原长L。
�6. 将光杠杆取下,并在纸上压出三个足尖痕,用游标卡尺测出后足尖至两前足尖联机的
垂直距离D。
�7. 用螺旋测微器在钢丝的不同位置测其直径d,并求其平均值。
【数据处理】
本实验要求用以下两种 *** 处理资料,并分别求出待测钢丝的杨氏模量。
一、用逐差法处理资料
�将实验中测得的资料列于表2-4(参考)。
l= ± �cm�
�L= ± �cm�
�R= ± �cm�
�D= ± �cm�
�注:其中L,R和D均为单次测量,其标准误差可取测量工具最小刻度的一半。
� d= ± �cm�
�将所得资料代入式(4)计算E,并求出S(E),写出测量结果。
�注意,弄清上面求得的l是对应于增加多少千克砝码钢丝的伸长量。
二、用作图法处理资料
�把式(4)改为:
�
�其中:
�
�根据所得资料列出l~m资料表格(注意,这里的l各值为 ),作
l~m图线(直线),求其斜率K,进而计算E;
�
【实验报告】
【特别提示】
【思考问答】
1. 光杠杆的原理是什么?调节时要满足什么条件?
2. 本实验中,各个长度量用不同的器具来测定,且测定次数不同,为什么这样做,试从
误差和有效数字的角度说明之。
3. 如果实验中操作无误,但得到如图2-14所示的一组资料,这可能是什么原因引起的, 如何处理这组资料?
4. 在数据处理中我们采用了两种 *** ,问哪一种所处理的资料更精确,为什么?
5. 本实验中,哪一个量的测量误差对结果的影响更大?
【附录一】
【仪器介绍】
一、杨氏模量仪
��杨氏模量仪的示意图见图2-9。图中,A,B为钢丝两端的螺栓夹,在B的下端挂有砝码托盘,调节仪器底座上的螺栓W可使钢丝铅直,此时钢丝与平台C相垂直,并使B刚好悬在平台C的圆孔中央。�
二、光杠杆
�1. 光杠杆是测量微小长度变化的装置,如图2-9所示。将一个平面镜P固定在T型支架上,在支架的下部有三个足尖,这一组合就称为光杠杆。在本实验中将两个前足尖放在平台C前沿的槽内,后足尖搁在B上,借助望远镜D及标尺E,由后足尖随B的位置变化测出钢丝的伸长量。
�2. 图2-10为光杠杆的原理示意图,光杠杆的平面镜M与标尺平行,并垂直于望远镜,此时在望远镜中可看到经由M反射的标尺像,且标尺上与望远镜同一高度的刻度a0的像与望远镜叉丝像的横丝相重合(参看图2-11,相当于本实验中砝码托盘挂重物前望远镜中标尺的读数),即光线a0O经平面镜反射返回望远镜中。当光杠杆后足下降一微小距离ΔL时,平面镜M转过θ角到M′位置。此时,由望远镜观察到标尺上某刻度a1的像与叉丝横线相重合(参看图2-12,相当于本实验中砝码托盘挂重物后望远镜中标尺的读数),即光线a1O经平面镜反射后进入望远镜中。根据反射定律,得∠a1Oa0=2θ,由图2-10可知:
�
��
�式中,D为光杠杆后足尖至两前足尖联机的垂直距离,R为镜面至标尺的距离,l为光杠杆后足尖下移ΔL前后标尺读数的差值。由于偏转角度θ很小(因ΔL<<D,l<<R,)近似地有:
�由该两式可得光杠杆后足尖的下移距离(相当于本实验中挂重物后钢丝的伸长量)为:
(3)
�由此式可见,ΔL虽是难测的微小长度变化,但取R>>D,经光杠杆转换后的量l却是较
大的量,并可以用望远镜从标迟上读得,若以l/ΔL为放大率,那么光杠杆系统的放大
倍数即为2R/D。在实验中通常D为4~8cm,R为1~2m,放大倍数可达25~100倍。
将式(3)和F=mg(m为所挂砝码的质量)代入式(2),可得:
� (4)
�此即为本实验所依据的测量式。
�还有一种光杠杆,其结构与上一种相似,只是把平面反射镜换成带有反射面的平凸透镜,
把望远镜换成光源。实际应用时,通过调节反射镜到标尺的距离和光源位置等,使光源前面
玻璃上的十字线清晰地成像到标尺上,通过标尺上十字线的偏移测出微小长度变化ΔL
,其ΔL计算式与前一种完全相同。
图2�11挂重物前的读数
图2�12挂重物后的读数
��三、望远镜
�望远镜的结构如图2-13所示,其主要调节如下:
�1. 调节目镜(即转动目镜筒H),使观察到的叉丝清晰。
1-目镜;2-叉丝;3-物镜�图2-13望远镜示意图
�2. 调节物镜,即将筒I从物镜筒K中缓缓推进或拉出,直到能从望远镜中看到清晰的
目标像。
�3. 消除视差,观察者眼睛上下晃动时,从望远镜中观察到目标像与叉丝像之间相对位置
无偏移,称为无视差。如果有视差,则要再仔细调节物镜与目镜的相对距离(即将I筒再稍
微推进或拉出),直到消除视差为止。
拉伸法测杨氏模量中钢丝夹与平台存在摩擦,有何影响
霍耳位置传感器测量杨氏模量为什么用递增法测量位移量,递减法为什么不可以?
◆原理:本实验采用光杠杆放大法进行测量.弹性杨氏模量是反映材料形变与内应力关系的物理量,实验表明,在弹性范围内,正应力(单位横截面积上垂直作用力与横截面积之比,)与线应变(物体的相对伸长)成正比,即
这个规律称为虎克定律.式中的比例系数称为杨氏模量,单位N/m2.
◆提问:一个不规则形状的刚性材料,应该如何测量其杨氏模量?
◆提问:拉伸法测量杨氏模量,除了用光杠杆法测量钢丝的微小伸长量之外,还需要什么测量工具?
◆公式:,式中叫做光杠杆的放大倍数.
2.测量圆环的转动惯量
◆结构:三线摆是上、下两个匀质圆盘,通过三条等长的摆线(摆线为不易拉伸的细线)连接而成.
◆原理:三线摆的摆动周期与摆盘的转动惯量有一定关系,所以把待测样品放在摆盘上后,三线摆系统的摆动周期就要相应地随之改变.这样,根据摆动周期、摆盘质量以及有关的参量,就能求出摆动系统的转动惯量.
◆公式:
◆学生在实验过程中容易出现的问题:
1.三线摆、扭摆没有调水平;
2.测量转动惯量时摆角大于5度;
3.光电门的摆放位置不是在三线摆、扭摆的摆动时平衡位置附近;
4.在拉伸法测量杨氏模量实验中,学生误将望远镜的读数看成是钢丝的伸长量。