Задачи › Сила упругости, пружины и их соединения

Модуль Юнга проволоки

  1. Модуль Юнга проволоки

    ВсОШ 1992/2001, 9 кл.
    4/10

    Определите модуль Юнга стальной проволоки.

    Оборудование: штатив с двумя лапками для крепления оборудования; два стальных стержня; стальная проволока (диаметром 0,26 мм); линейка; динамометр; пластилин; булавка.

    Примечание. Коэффициент жёсткости проволоки зависит от модуля Юнга и геометрических размеров проволоки следующим образом \[k = E\dfrac{S}{l},\] где \(l\) — длина проволоки, а \(S\) — площадь её поперечного сечения.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(E = \dfrac{l}{S}\left(\dfrac{L}{l_1}\right)^2\dfrac{\Delta F}{\Delta h}\).

    Решение

    Собираем установку, схематически изображённую на рис. 25. К правому концу стержня прикрепляем динамометр, а к торцевой части стержня с помощью пластилина прикрепляем булавку (она будет играть роль стрелки). По вертикально поставленной линейке определяем смещение \(\Delta h\) правого конца стержня при разных значениях приложенной силы \(F\). Удлинение \(\Delta l\) проволоки определяем из пропорции

    Рисунок

    \[\dfrac{\Delta l}{l_1} = \dfrac{\Delta h}{L}.\tag{1}\] Это удлинение обусловлено увеличением силы натяжения проволоки \(\Delta T\). Увеличение силы натяжения найдём из уравнения моментов сил: \[\Delta Tl_1 = \Delta FL.\tag{2}\] Согласно закону Гука имеем \[\Delta T = k\Delta l.\tag{3}\] Воспользуемся выражением для коэффициента жёсткости, приведённым в условии задания. Тогда после алгебраических преобразований из (1)–(3) получим \[E = \dfrac{l}{S}\left(\dfrac{L}{l_1}\right)^2\dfrac{\Delta F}{\Delta h}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи