一、金屬絲的楊氏模量一般多大
金屬(shu)絲(si)是一種常見的金屬(shu)材(cai)料(liao),廣泛應用于電子、機械、航空航天等領域。在使用金屬(shu)絲(si)時,我們需要了(le)解其力學性能,其中(zhong)楊氏模量是一個(ge)重要的指標。
楊氏模量(liang)是(shi)描述材(cai)料在受(shou)力時(shi)變形程(cheng)度的物理(li)量(liang),通常用符(fu)號E表示。它(ta)的單位是(shi)帕斯卡(Pa),也可以(yi)用兆帕(MPa)表示。楊氏模量(liang)越大,材(cai)料的剛度越高,抗彎強度也越大。
不同金屬絲的(de)楊(yang)(yang)氏模(mo)(mo)量(liang)(liang)參(can)考(kao)(kao)值(zhi)有所(suo)不同。例如,鋼絲的(de)楊(yang)(yang)氏模(mo)(mo)量(liang)(liang)參(can)考(kao)(kao)值(zhi)約(yue)(yue)為(wei)200GPa,銅絲的(de)楊(yang)(yang)氏模(mo)(mo)量(liang)(liang)參(can)考(kao)(kao)值(zhi)約(yue)(yue)為(wei)120 GPa,鋁絲的(de)楊(yang)(yang)氏模(mo)(mo)量(liang)(liang)參(can)考(kao)(kao)值(zhi)約(yue)(yue)為(wei)70GPa。這些參(can)考(kao)(kao)值(zhi)可以(yi)幫助我們選擇合適的(de)金屬絲材料(liao),以(yi)滿足特(te)定(ding)的(de)工程(cheng)需求。
二、 金屬絲的楊氏模量如何測量
1、懸掛秤法
該方法(fa)是通過在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)絲(si)的(de)(de)(de)(de)兩端懸(xuan)掛(gua)不(bu)同(tong)質量(liang)的(de)(de)(de)(de)物體(ti),形成(cheng)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)應變和(he)應力(li),進而(er)求得楊氏(shi)模(mo)量(liang)。其中,應變為(wei)(wei)(wei)金(jin)屬(shu)絲(si)的(de)(de)(de)(de)伸(shen)長(chang)量(liang)除(chu)以原(yuan)始長(chang)度,應力(li)則為(wei)(wei)(wei)懸(xuan)掛(gua)物體(ti)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)除(chu)以金(jin)屬(shu)絲(si)的(de)(de)(de)(de)橫截面(mian)積(ji)。具體(ti)實驗方法(fa)為(wei)(wei)(wei):首先將金(jin)屬(shu)絲(si)固(gu)定在(zai)(zai)兩個鉤(gou)子上,調節懸(xuan)掛(gua)重物的(de)(de)(de)(de)質量(liang),分別稱量(liang)不(bu)同(tong)質量(liang)物體(ti)并(bing)記錄金(jin)屬(shu)絲(si)的(de)(de)(de)(de)長(chang)度。然后,分別掃描記錄桿的(de)(de)(de)(de)讀數,緊接(jie)著在(zai)(zai)計(ji)算機上讀取數據并(bing)計(ji)算得到(dao)楊氏(shi)模(mo)量(liang)。
2、懸掛法
該方法是把金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)間隔拉伸并掛(gua)(gua)(gua)在(zai)相(xiang)同高度的(de)(de)兩個(ge)(ge)插銷上,由于其(qi)重力(li)(li)作用,金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)會發生(sheng)不同的(de)(de)懸(xuan)掛(gua)(gua)(gua)狀(zhuang)態,測定每種懸(xuan)掛(gua)(gua)(gua)狀(zhuang)態下金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)的(de)(de)長度和質(zhi)量,并計(ji)算出(chu)應力(li)(li)和應變,從(cong)而(er)得(de)出(chu)楊氏模量。具體實驗方法為:首(shou)先將金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)在(zai)固(gu)定點上固(gu)定,并在(zai)中心掛(gua)(gua)(gua)兩個(ge)(ge)相(xiang)距稍遠(yuan)的(de)(de)容器,分別從(cong)上方放入掛(gua)(gua)(gua)有不同質(zhi)量的(de)(de)砝碼。然后,觀(guan)察金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)的(de)(de)懸(xuan)掛(gua)(gua)(gua)狀(zhuang)態并分別記(ji)錄下金(jin)屬(shu)(shu)絲(si)的(de)(de)長度和質(zhi)量,最后計(ji)算得(de)到楊氏模量。
3、懸掛輪法
該方法是將金屬(shu)絲固定(ding)在兩端的(de)(de)(de)輪上(shang),輪子質量(liang)越高(gao),金屬(shu)絲所掛載的(de)(de)(de)物體(ti)(ti)質量(liang)也(ye)就越大,從而得到不同的(de)(de)(de)應變(bian)和應力。具體(ti)(ti)實驗方法為:首先定(ding)制實驗裝置,將金屬(shu)絲固定(ding)在正中間(jian)的(de)(de)(de)輪上(shang),分(fen)別固定(ding)其兩端。然后(hou),在輪子上(shang)加上(shang)逐漸增大的(de)(de)(de)質量(liang),直到輪子開始停(ting)止(zhi)轉(zhuan)動,記錄下這時各參數的(de)(de)(de)值。最后(hou),對數據(ju)進行處理,求得楊氏模量(liang)。
總的來說,金屬絲(si)楊氏(shi)模(mo)量的測量方(fang)法有(you)許多不同(tong)的方(fang)式,不同(tong)的方(fang)法的特點與優勢不同(tong),科學家(jia)可以根據實(shi)驗的需求及實(shi)驗室條(tiao)件選(xuan)擇適合的方(fang)法。