普通物理實驗

GENERAL PHYSICS LABORATORY

 

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latest update 2022/03/10

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測定金屬線之楊氏係數
Young's Modulus
 

學習目標:

  • 形變與應力 Strain and Stress

  • 楊氏係數 Young's Modulus

  • 光槓桿 Optical Lever

  • 數據分析 Data Analysis

 實驗目的:

利用「光槓桿」的實驗架構,觀測金屬絲受力而伸長的現象,並測定金屬絲之楊氏係數。

原理:

A. 楊氏係數之定義:

在彈性限度範圍內,金屬的彈力大小 F 與金屬之伸長或縮短之長度成正比。由於形變太小,可忽略切應變,只考慮縱向應變。而縱向之彈性係數稱為楊氏係數,定義為。其中,F 為使金屬絲拉長或縮短之力,A 為金屬絲截面積,l 為金屬絲長度,且 Dl 為金屬絲長度之改變量。

 

B. 光槓桿原理:

圖一為實驗裝置,圖二為光槓桿簡圖。

 

 

 

依照楊氏係數之定義,其截面積為d 為金屬絲直徑。則楊氏係數為

 

實驗項目:

  1. 改變砝碼之質量 m 至少 7 次,分別記錄 L。計算 L 的平均值以及標準差。

  2. m 為橫軸、L  為縱軸畫出數據圖。

  3. 比較兩種金屬絲(鋼絲、銅絲)的楊氏係數。

 

參考資料: