橡皮筋弹力与伸长量的关系及橡皮筋材料疲劳的影响因素探究
2021-07-07刘济源列晓东
物理实验 2021年6期
关键词:实验
刘济源,列晓东
(广州市第十六中学,广东 广州 510080)
研究橡皮筋的弹力与伸长量的关系是人教版高中物理必修一“课题研究”栏目的内容之一[1]. 对橡皮筋的研究,有橡皮筋热缩性质的定量表示[2],“鸡尾酒”橡皮筋劲度系数的测定[3]. 目前对橡皮筋的弹力与伸长量的定量关系,橡皮筋的疲劳程度与拉伸次数、拉伸幅度的定量研究还较少. 本文设计实验装置和方案,探究了橡皮筋的弹力与伸长量的关系和影响橡皮筋疲劳的因素.
1 材料的疲劳
疲劳是指在某个点或某些点上承受扰动应力,且在多次循环扰动作用后形成裂纹或完全断裂,由此导致局部结构发生永久变化的过程[4]. 疲劳对橡皮筋的弹力有何影响?根据材料疲劳的定义,本文将从橡皮筋拉伸次数和拉伸幅度2方面进行研究.
2 实验方案
从材质相同的橡皮筋中,挑选出若干横截面直径、质量和自然伸长时长度相当的橡皮筋作为实验材料. 实验方案为:
1)用弹簧测力计水平拉伸橡皮筋,记录其在不同形变程度下的弹力,绘制弹力-伸长量图像,探究橡皮筋的弹力与伸长量的关系.
2)用自制的疲劳实验装置研究影响橡皮筋疲劳的因素.
a.测量在相同拉伸幅度、不同拉伸次数下橡皮筋的弹力与伸长量,绘制橡皮筋的弹力-伸长量图像和弹力-拉伸次数图像.
b.测量在相同拉伸次数、不同拉伸幅度下橡皮筋的弹力与伸长量,绘制橡皮筋的弹力-伸长量图像和弹力-拉伸幅度图像.
3 实验装置
自制……
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