Comment faire pour trouver le module de Young , fil de cuivre

Comprendre les propriétés physiques des matériaux de construction est d’une importance vitale pour les deux architectes et les ingénieurs dans la conception d’une structure . Différents matériaux ont des réponses différentes à la fois contrainte et de déformation . La relation entre contrainte et déformation d’un matériau est représenté par le module de Young . Le stress est la force appliquée sur un objet divisée par sa surface de section transversale , tandis que la pression exercée sur un objet est l’extension d’un objet divisée par sa longueur naturelle . Le module de Young est le rapport de la contrainte à la déformation d’un object.Things Vous aurez besoin
Rouleau de fil de cuivre
vis micrométrique jauge
tableau
à pince
poulie G -clamp
Poids la suspension d’un journal
blanc étiquette
compteur bâton
100g fendu la calculatrice masses
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Mise en place et la collecte de données

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Mesure de l’épaisseur du fil de cuivre à l’aide du micromètre . Notez le diamètre du fil dans votre cahier de laboratoire . Mesurer le diamètre d’au moins cinq points le long de la longueur de fil pour obtenir un diamètre moyen représentant .
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Monter une poulie sur le côté d’une table près de la fin .
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Coupez un morceau de fil de 2 mètres de long et serrer une extrémité sur la table 1,5 mètres en arrière de la poulie à l’aide du serre-joint . Faire passer le fil sur la poulie et le laisser pendre vers le sol.
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Placez du papier journal sur le sol en dessous de la poulie .
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Joindre un cintre de poids à l’ extrémité du fil . Apposez une étiquette blanche à l’extrémité de la pièce de fil .
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Placez un bâton d’un mètre à côté de l’ extrémité du fil . Utilisez l’étiquette sur le fil pour trouver la longueur du fil . L’allongement du fil pendant l’expérience peut être trouvé par des mesures du déplacement de l’extrémité de l’étiquette.
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Placer un poids de 100 g sur le dispositif de suspension de poids et noter le poids et la distance de mouvement .
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Retirez les poids chaque fois que vous avez terminé l’enregistrement du poids, pour voir si les rendements de fil à sa longueur initiale.
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Continuez à ajouter des poids et enregistrer les données pour chaque poids nouvellement ajouté jusqu’à ce que le fil se casse . Chaque fois que vous ajoutez des poids , placez-les délicatement sur ​​le cintre .

Calculs
Le 10

Calculer l’épaisseur moyenne du fil de cuivre sur la base des cinq mesures que vous avez prises . Par exemple, supposons que vous avez recueillies les mesures d’épaisseur suivantes pour le fil de cuivre en cinq points différents le long de la longueur du fil : 2.13 , 1.96 , 2.07 , 2.20 et 2.17 microns . La somme des cinq mesures et diviser par cinq pour obtenir le diamètre moyen du fil de cuivre . Le diamètre moyen est de 2.106 micromètres . Convertir micromètres à plusieurs mètres en utilisant 1 micromètre est égal à 1 x 10 ^ -6 mètres . Le diamètre moyen du fil de cuivre est de 2.106 x 10 ^ -6 mètres .
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Calculer l’ aire de la section du fil de cuivre en utilisant la formule géométrique , zone = pi * rayon ^ 2 . Utilisation rayon est égal à 1/2 du diamètre . r = d /2 = 2.106 x 10 ^ -6 /2 = 1,053 x 10 ^ -6 mètre . Calculer l’aire de la fin du fil de cuivre , A = pi * r ^ 2 = pi * ( 1,053 x 10 ^ -6 ) ^ 2 = pi * 1.109 x 10 ^ -12 = 3,48 x 10 ^ -12 mètre ^ 2 . La zone de l’ extrémité du fil est la superficie de la section .
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Trouver le stress sur le fil de cuivre avec l’accent zone = F * . Le F = 100g * nombre de poids * gravité . Par exemple, la force associée au cinquième du poids accroché au fil est égale à : F = 100 g * 5 * 9,8 m s ^ 2 . Force utilise des unités de Newton , qui sont kg /m ^ 2 . Convertir le poids en kg et à résoudre pour la force . 100g = 0,1 kg . F = 5 * 0,1 * 9,8 = 4,9 N /m ^ 2 .
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Trouver la tension sur le fil utilisant la souche = x /L , où x est l’étirement du fil et L est la longueur initiale du fil. Par exemple, supposons que, après cinq plaçant des poids de 100 g sur le dispositif de suspension , la longueur de fil mesurée à 1,16 m avec une longueur initiale de 1,15 m . Souche = 0,01 /1,15 = 8,7 x 10 ^ -3 .
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module de Calcul jeunes en divisant la contrainte par la souche . Par exemple , au point où le poids ajouté est de 0,5 kg, la contrainte est de 4,9 et la souche est de 8,7 x 10 ^ -3 . Module = contrainte /déformation de Young = 4,9 /8,7 x 10 ^ -3 = 563,21 N /m ^ 2 . La meilleure valeur pour le module de Young se trouve en traçant contrainte en fonction de la souche de tous les points de données et le calcul de la pente de la droite de régression qui en résulte.