Wie Elastizitätsmodul für Kupferdraht Finden

Das Verständnis der physikalischen Eigenschaften von Baustoffen ist zu beiden Architekten und Ingenieure in der Konstruktion einer Struktur von entscheidender Bedeutung. Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Reaktionen auf sowohl Spannung und Dehnung . Die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung eines Materials wird als Elastizitätsmodul dargestellt . Die Spannung ist die an einem Objekt geteilt durch seine Querschnittsfläche aufgebrachte Kraft , wohingegen der Stamm auf einem Objekt ist die Dehnung eines Objekts , dividiert durch ihre natürliche Länge . Elastizitätsmodul ist das Verhältnis von Spannung zu Dehnung eines object.Things Sie
Rolle Kupferdraht Brauchen
Mikrometerschraube Messgerät
Tabelle
Clamp-on- Riemenscheibe
G- Klammer
Zeitung
Gewicht Kleiderbügel -weiß- Label
Meterstab
100g geschlitzten Massen
Rechner
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Aufbau und Data Collection

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die Dicke des Kupferdrahtes mit der Mikrometer . Notieren Sie den Durchmesser des Drahtes in Ihrem Labor -Notebook. Messen Sie den Durchmesser von mindestens fünf Punkten entlang der Länge des Drahtes , um eine repräsentative Durchschnittsdurchmesser zu erhalten.
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Mount eine Riemenscheibe auf der Seite einer Tabelle am Ende ist.
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Schneiden Sie ein Stück Draht 2- Meter lang und spannen einen Ende auf dem Tisch 1,5 Meter zurück von der Riemenscheibe mit der G- Klemme. Führen Sie den Draht über die Rolle und lassen Sie es auf den Boden hängen.
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Legen Sie Zeitungspapier auf dem Boden unterhalb der Riemenscheibe .
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Bringen Sie einen Aufhänger, um Gewicht das Ende des Drahtes. Bringen Sie eine White-Label am Ende des Stück Draht .
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Legen Sie ein Meterstab neben dem Ende des Drahtes . Verwenden Sie das Etikett auf dem Draht , um die Länge des Drahtes zu finden. Die Dehnung des Drahtes während des Experiments kann durch Messungen der Bewegung des Endes des Labels zu finden.
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Legen Sie ein 100g Gewicht auf das Gewicht und notieren Sie die Kleiderbügel Gewicht und Entfernung der Bewegung.
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die Gewichte entfernen jedem komplette Aufzeichnung des Gewichts , um , wenn die Draht kehrt zu seiner ursprünglichen Länge zu sehen .
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Fügen Sie weitere Gewichte und Aufzeichnung der Daten für jede neu hinzugefügte Gewicht , bis der Draht bricht. Jedes Mal, wenn Sie Gewichte hinzuzufügen , legen Sie sie sanft auf dem Bügel .
Berechnungen
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Berechnen Sie die durchschnittliche Dicke der Kupferdraht auf der Basis der fünf Messungen, die Sie übernahm. Zum Beispiel sei angenommen, die folgenden Dickenmessungen für den Kupferdraht an fünf verschiedenen Punkten entlang der Länge des Drahtes gesammelt : 2,13 , 1,96 , 2,07 , 2,20 und 2,17 Mikrometer. Addieren Sie die fünf Messungen und dividieren durch fünf , um den durchschnittlichen Durchmesser der Kupferdraht zu erhalten. Der mittlere Durchmesser 2.106 Mikrometer. Konvertieren Mikrometer bis Meter unter Verwendung von 1 Mikrometer entspricht 1 x 10 ^ -6 Meter. Der durchschnittliche Durchmesser des Kupferdrahtes ist 2.106 x 10 ^ -6 Meter.
11 <​​p> Berechnen Sie die Querschnittsfläche des Kupferdrahtes mit der geometrischen Formel Fläche = pi * Radius ^ 2 . Verwendung Radius entspricht 2.1 des Durchmessers . r = d /2 = 2.106 x 10 ^ -6 /2 = 1.053 x 10 ^ -6 Meter . Berechnen Sie die Fläche am Ende der Kupferdraht, A = pi * r ^ 2 = pi * ( 1.053 x 10 ^ -6 ) ^ 2 = pi * 1.109 x 10 ^ -12 = 3,48 x 10 ^ -12 Meter ^ 2 . Die Fläche des Ende des Drahtes ist die Querschnittsfläche .
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Hier finden Sie die Belastung der Kupferdraht mit Stress = F * -Bereich. Die F = 100g * Anzahl der Gewichte * Schwerkraft. Beispielsweise ist die Kraft, mit der fünften Gewicht hängt von dem Draht verbundenen gleich , F = 5 * 100 g * 9,8 m sec ^ 2 . Kraft nutzt Einheiten von Newton , die kg /m ^ 2 sind . Konvertieren Sie das Gewicht in kg und für die Kraft zu lösen . 100g = 0,1 kg . F = 5 * 0,1 * 9,8 = 4,9 N /m ^ 2 .
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Hier finden Sie die Belastung für den Draht mit Dehnungs = x /L, wobei x die Dehnung des Drahtes und L ist die ursprüngliche Länge des Drahtes. Beispielsweise wird angenommen , dass nach dem Platzieren fünf 100g Gewichte auf dem Bügel , die Drahtlänge , gemessen 1,16 m mit einer ursprünglichen Länge von 1,15 m. Belastung = .01 /1,15 = 8,7 x 10 ^ -3 .
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Junge -Modul berechnen , indem man die Belastung durch den Stamm . Beispielsweise an der Stelle , wo das Gewicht hinzugefügt 0,5 kg der Stress 4.9 und der Stamm 8,7 x 10 ^ -3 . E-Modul = Spannung /Dehnung = 4,9 /8,7 x 10 ^ -3 = 563,21 N /m ^ 2 . Das beste Preis- Elastizitätsmodul wird durch Auftragen Spannungs-Dehnungs für alle Datenpunkte und die Berechnung der Steigung der resultierenden Ausgleichsgerade gefunden.