一、金屬絲的楊氏模量一般多大
金屬絲是(shi)一種常見的金屬材(cai)料(liao),廣泛應用(yong)于電子、機械、航(hang)空(kong)航(hang)天等領域。在使(shi)用(yong)金屬絲時,我們需要了解(jie)其力學性能(neng),其中楊氏模量是(shi)一個重要的指標。
楊氏(shi)模量是描述材料(liao)在受(shou)力時變形程度(du)的物理量,通常用符號E表(biao)示。它的單(dan)位是帕(pa)斯(si)卡(Pa),也可以用兆帕(pa)(MPa)表(biao)示。楊氏(shi)模量越(yue)大(da),材料(liao)的剛(gang)度(du)越(yue)高,抗(kang)彎強度(du)也越(yue)大(da)。
不同金屬絲的(de)楊(yang)(yang)氏模(mo)量參考(kao)值有所不同。例如(ru),鋼絲的(de)楊(yang)(yang)氏模(mo)量參考(kao)值約為200GPa,銅絲的(de)楊(yang)(yang)氏模(mo)量參考(kao)值約為120 GPa,鋁絲的(de)楊(yang)(yang)氏模(mo)量參考(kao)值約為70GPa。這些(xie)參考(kao)值可以幫(bang)助我(wo)們選擇合適(shi)的(de)金屬絲材料,以滿足(zu)特定的(de)工程(cheng)需(xu)求。
二、金屬絲的楊氏模量如何測量
1、懸掛秤法
該(gai)方(fang)法(fa)是通過(guo)在金屬(shu)(shu)絲(si)的(de)兩(liang)端懸(xuan)掛不同質(zhi)量(liang)的(de)物(wu)體,形成不同的(de)應(ying)變和應(ying)力,進而求得楊(yang)氏模量(liang)。其(qi)中,應(ying)變為金屬(shu)(shu)絲(si)的(de)伸長(chang)量(liang)除以(yi)原始長(chang)度(du),應(ying)力則為懸(xuan)掛物(wu)體的(de)質(zhi)量(liang)除以(yi)金屬(shu)(shu)絲(si)的(de)橫截面積。具體實驗方(fang)法(fa)為:首(shou)先(xian)將金屬(shu)(shu)絲(si)固定在兩(liang)個鉤子上(shang),調節懸(xuan)掛重物(wu)的(de)質(zhi)量(liang),分別稱量(liang)不同質(zhi)量(liang)物(wu)體并記錄金屬(shu)(shu)絲(si)的(de)長(chang)度(du)。然后,分別掃(sao)描記錄桿的(de)讀數(shu),緊接著在計算(suan)機上(shang)讀取數(shu)據(ju)并計算(suan)得到楊(yang)氏模量(liang)。
2、懸掛法
該(gai)方法是把金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)間隔拉伸并(bing)掛(gua)(gua)在(zai)(zai)(zai)相同(tong)高(gao)度的(de)(de)(de)兩個(ge)插銷上(shang),由于其重力作(zuo)用,金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)會發生不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)懸掛(gua)(gua)狀態,測定每種(zhong)懸掛(gua)(gua)狀態下(xia)金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)的(de)(de)(de)長(chang)度和質量(liang),并(bing)計算出應力和應變,從而(er)得(de)出楊氏(shi)模量(liang)。具(ju)體實(shi)驗(yan)方法為:首先將金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)在(zai)(zai)(zai)固定點上(shang)固定,并(bing)在(zai)(zai)(zai)中心掛(gua)(gua)兩個(ge)相距稍遠的(de)(de)(de)容器(qi),分(fen)別從上(shang)方放入掛(gua)(gua)有(you)不(bu)同(tong)質量(liang)的(de)(de)(de)砝碼。然后,觀察金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)的(de)(de)(de)懸掛(gua)(gua)狀態并(bing)分(fen)別記錄下(xia)金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)的(de)(de)(de)長(chang)度和質量(liang),最后計算得(de)到(dao)楊氏(shi)模量(liang)。
3、懸掛輪法
該方(fang)法是將(jiang)金(jin)屬(shu)絲固定(ding)(ding)在(zai)兩端(duan)的輪上,輪子質(zhi)量(liang)越(yue)高,金(jin)屬(shu)絲所掛載(zai)的物體(ti)(ti)質(zhi)量(liang)也就(jiu)越(yue)大,從而得到不(bu)同(tong)的應(ying)變和應(ying)力(li)。具體(ti)(ti)實驗方(fang)法為(wei):首(shou)先(xian)定(ding)(ding)制實驗裝置,將(jiang)金(jin)屬(shu)絲固定(ding)(ding)在(zai)正中間的輪上,分別固定(ding)(ding)其兩端(duan)。然后(hou),在(zai)輪子上加上逐漸增大的質(zhi)量(liang),直到輪子開始停止轉動(dong),記錄下這時各參數的值(zhi)。最后(hou),對數據進行處(chu)理(li),求得楊氏模量(liang)。
總的(de)(de)來說,金屬絲楊氏模量(liang)的(de)(de)測(ce)量(liang)方(fang)法有許多不同的(de)(de)方(fang)式(shi),不同的(de)(de)方(fang)法的(de)(de)特(te)點(dian)與優勢不同,科(ke)學家可以(yi)根據實(shi)驗的(de)(de)需求及實(shi)驗室條件選(xuan)擇適合(he)的(de)(de)方(fang)法。