Cómo encontrar el módulo de Young para el alambre de cobre

Cómo encontrar el módulo de Young para el alambre de cobre

Comprender las propiedades físicas de materiales de construcción es de vital importancia para arquitectos e ingenieros en el diseño de una estructura. Diferentes materiales tienen diferentes respuestas a ambas tensiones. La relación entre el estrés y la tensión de un material se representa como módulo de Young. El estrés es la fuerza aplicada sobre un objeto dividido por su área transversal, mientras que la presión sobre un objeto es la extensión de un objeto dividida por su longitud natural. Módulo de Young es el cociente de la tensión a la tensión de un objeto.

Instrucciones

Preparación y recopilación de datos

• Mida el grosor del alambre de cobre utilizando el micrómetro. Anote el diámetro del cable en su cuaderno de laboratorio. Medir el diámetro mínimo de cinco puntos a lo largo de la longitud de cable para obtener un diámetro promedio representativo.

• Montar una polea en el lado de una mesa cerca del final.

• Cortar un trozo de cable 2 metros de largo y un extremo de la abrazadera en la mesa de 1,5 metros detrás de la polea con la abrazadera. Ejecute el hilo sobre la polea y permita que cuelgue hacia el suelo.

• Coloque algún periódico en el piso debajo de la polea.

• Conecte un soporte de peso hasta el final del alambre. Pegue una etiqueta blanca en el extremo de la pieza de alambre.

• Coloque un palo de metro al lado del extremo del cable. Use la etiqueta en el cable para encontrar la longitud del alambre. El alargamiento del alambre durante el experimento se puede encontrar por las mediciones del movimiento del extremo de la etiqueta.

• Coloque un peso de 100g en el soporte de peso y registrar el peso y la distancia del movimiento.

• Retire las pesas cada vez que completas el peso, para ver si el cable vuelve a su longitud original de la grabación.

• Continuar agregando pesos y registrar los datos para cada peso recién agregado hasta las roturas de cable. Cada vez que agrega peso, Coloque suavemente en la percha.

Cálculos

• Calcular el espesor promedio del alambre de cobre basado en las cinco medidas que tomó. Por ejemplo, supongamos que recopiló las siguientes mediciones de espesor para el alambre de cobre en cinco diferentes puntos a lo largo de la longitud del cable: 2.13 1.96, 2.07, 2.20 y 2.17 micras. Suma de las cinco mediciones y divida por cinco para obtener el diámetro promedio del alambre de cobre. El diámetro promedio es de 2,106 micrómetros. Convertir de micrómetros a metros usando 1 micrómetro es igual a 1 x 10 ^-6 metros. El diámetro promedio del alambre de cobre es de 2.106 x 10 ^-6 metros.

• Calcular el área transversal del alambre de cobre con la fórmula geométrica, área = pi radio ^ 2. Con radio igual a 1/2 del diámetro. r = d / 2 = 2.106 x 10 ^ -6 / 2 = 1.053 x 10 ^-6 metros. Calcular el área del extremo del alambre de cobre, un pi = r ^ 2 = pi (1.053 x 10 ^ -6) ^ 2 = pi 1.109 x 10 ^ -12 = 3,48 x 10 ^-12 metros ^ 2. El área del extremo del alambre es el área transversal.

• Encontrar la tensión en el alambre de cobre con estrés = F área. El F = 100g de pesos gravedad. Por ejemplo, la fuerza asociada con el quinto peso colgando del alambre es igual a F = 5 100g m 9,8 seg ^ 2. Fuerza utiliza unidades de Newton, que son kg/m ^ 2. Convertir el peso en kg y resolver por la fuerza. 100 g = 0,1 kg. F = 5 0.1 * 9.8 = 4.9 N/m ^ 2.

• Encontrar la tensión en el cable con tensión = x L, donde x es el estiramiento del alambre y L es la longitud original del cable. Por ejemplo, supongamos que después de poner cinco pesos de 100g en la suspensión, la longitud del alambre mide 1,16 m con una longitud original de 1,15 m. tensión =.01 / 1.15 = 8,7 x 10 ^ -3.

• Calcular el módulo de Young dividiendo la tensión por la tensión. Por ejemplo, en el punto donde está el mayor peso 0,5 kg el estrés es 4.9 y la cepa es de 8,7 x 10 ^ -3. Módulo de Young = estrés / tensión = 4.9 / 8,7 x 10 ^ -3 = 563.21 N/m ^ 2. El mejor valor para el módulo de Young se encuentra trazado estrés versus tensión para todos los puntos de datos y calculando la pendiente de la línea de mejor ajuste resultante.


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