Förstå koncepten
* Torsion Pendulum: En torsionspendel består av en massa (vanligtvis en skiva eller cylinder) suspenderad av en tråd. När massan är vriden utövar tråden ett återställning av vridmomentet proportionellt mot vridningsvinkeln. Detta skapar en oscillerande rörelse.
* Modulus av styvhet (g): Detta är en materiell egenskap som mäter ett materials motstånd mot vridning eller skjuvkrafter. Det definieras som förhållandet mellan skjuvspänning och skjuvspänning.
* Torsionella svängningar: Svängningsperioden för vridningspendeln är direkt relaterad till modulen för styvhet på tråden.
Experimentell installation
1. vridningspendel: Konstruera eller erhålla en vridningspendel. Detta inkluderar vanligtvis:
* En suspensionstråd gjord av materialet du vill testa (t.ex. stål, koppar).
* En massa (vanligtvis en skiva eller cylinder) fäst vid tråden.
* Ett sätt att mäta vridningsvinkeln (t.ex. en protractor, ljusstråle och spegel).
2. Mätningar:
* Mät trådens längd (L).
* Mät trådens radie (R).
* Mät tröghetsmomentet (i) på massan. Detta kan beräknas för enkla former eller bestämmas experimentellt.
* Mät svängningsperioden (t). Tid flera kompletta svängningar och dela med antalet svängningar.
Beräkningar
1. vinkelfrekvens (ω):
* ω =2π/t
2. Modul of Stigicity (g):
* G =(4π²i)/(t²r⁴) * (l/π)
Förklaring av formeln
* Formeln härstammar från rörelseekvationen för en torsionspendel.
* Den relaterar direkt perioden (t) för oscillation, tröghetsmomentet (i), radien (r) och längden (l) på tråden och modulen för styvhet (g).
Viktiga överväganden
* noggrannhet: Noggrannheten i modulen för styvhetsmätning beror på noggrannheten i mätningarna av trådens dimensioner, massans tröghetsmoment och svängningsperioden.
* antaganden: Formeln antar att tråden är perfekt elastisk och genomgår endast små vridningsdeformationer.
* Experimentella tekniker: Det finns olika metoder för att mäta oscillationsperioden. Att använda ett stoppur och timing flera svängningar förbättrar noggrannheten.
Låt mig veta om du har några specifika frågor om installationen, beräkningarna eller någon annan aspekt av experimentet.
