大学物理实验用动态悬挂法测定工程材料的杨氏模量前言实验目的实验原理实验仪器实验内容注意事项问题与讨论前言测量杨氏模量的“拉伸法”由于拉伸试验载荷大，加载速度慢，存在预迟过程，无法用这种方法对脆弱材料进行测量，也不能测量在不同温度时的杨氏模量。而测量杨氏模量的“动态悬挂法”适用范围广，实验结果稳定，误差较小。实验目的1、用动态悬挂法测定金属材料的杨氏模量2、培养学生综合应用物理仪器的能力3、设计性扩展实验，培养学生研究探索的科学精神实验原理根据棒的横振动方程(1)求解该方程，对园棒得(2)式中l为棒长，d为棒的直径，m为棒的质量。如果在实验中测定了试样在不同温度时的固有频率f，即可以计算出试样在不同温度时的杨氏模量Y在国际单位制中杨氏模量的单位为牛顿·米-2实验仪器YM-3型动态杨氏模量试样加热炉，YM-3型数显测控仪，YM-2型信号发生器，ST16型示波器，游标卡尺，螺旋测微计、试样。本实验的基本原理是试样在不同温度时的共振频率。为了测出该频率，实验时采用如图所示装置由信号发生器输出的等幅正弦波信号，加在传感器上：通过传感器Ⅰ把电信号转变成机械振动，再由悬线把机械振动传给式样，使试样受迫作横振动。试样的另一端的悬线把试样的机械振动传给传感器Ⅱ，这是机械振动又转变成电信号。该信号经放大后送到示波器中显示。当信号发生器的频率不等于试样的共振频率时，式样发生共振。这时示波器上的波形突然增大，读出的频率就是试样在该温度下的共振频率。根据（2）式，即可以计算出该温度下的杨氏模量。不断改变加热炉的温度，可以测出在不同温度时的杨氏模量。1、测定试样的长度l，直径d，和质量m。2、在室温下铜和不锈钢的杨式模量分别约为1.2×1011牛顿·米-2和2×1011牛顿·米-2。先估算出共振频率f以便寻找共振点。因试样共振状态的建立需要有一个过程，且共振峰十分尖锐，因此在共振点附近调节信号频率找寻共振峰时，必须十分缓慢地进行。3、作变温测量时，不断加热试样，测出不同温度下的共振频率，求出不同温度下材料的杨氏模量E（最高温度测到约为600℃）。4、作出杨氏模量Y和温度t的关系图线。5、作常温测量时，可将热源（如电烙铁）靠近很明显地演示杨氏模量值与温度有关。实验内容1、YM-2型信号发生器输出信号的电压为0.1～1V之间，不能调得过大，以免损坏YM-3型动态杨氏模量测量仪的换能器；2、YM-3型数显温控仪的温度调节不大于350摄氏度，且在测量时应注意留有温度上升空间。注意事项1、为什么试样的长度l、直径d、共振频率f分别采用不同的测量仪器？2、当在共振频率附近时，示波器中波形有何特点？问题与讨论
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