一、金屬絲的楊氏模量一般多大
金(jin)屬(shu)絲(si)是一種常見的(de)金(jin)屬(shu)材料,廣泛(fan)應(ying)用于電子(zi)、機(ji)械、航空航天等領(ling)域。在使(shi)用金(jin)屬(shu)絲(si)時,我們需要了(le)解其(qi)力學性能,其(qi)中楊氏模(mo)量(liang)是一個重(zhong)要的(de)指(zhi)標。
楊(yang)氏(shi)模量是描述材(cai)料在受力時(shi)變形程度(du)的物理量,通常用(yong)符(fu)號E表示。它的單位(wei)是帕(pa)斯(si)卡(Pa),也可以用(yong)兆帕(pa)(MPa)表示。楊(yang)氏(shi)模量越大,材(cai)料的剛度(du)越高,抗彎強(qiang)度(du)也越大。
不同金屬絲的楊氏模量參考值(zhi)(zhi)有所(suo)不同(tong)。例如,鋼(gang)絲(si)的楊氏模量參考值(zhi)(zhi)約(yue)(yue)為(wei)200GPa,銅絲(si)的楊氏模量參考值(zhi)(zhi)約(yue)(yue)為(wei)120 GPa,鋁絲(si)的楊氏模量參考值(zhi)(zhi)約(yue)(yue)為(wei)70GPa。這些參考值(zhi)(zhi)可以(yi)幫(bang)助我們選擇合(he)適的金(jin)屬絲(si)材料,以(yi)滿足特定的工(gong)程需(xu)求(qiu)。
二、金屬絲的楊氏模量如何測量
1、懸掛秤法
該方法是通過在金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)的(de)兩(liang)端(duan)懸(xuan)掛(gua)不(bu)同(tong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)的(de)物(wu)體,形成不(bu)同(tong)的(de)應(ying)變和(he)應(ying)力,進而求得(de)楊(yang)氏模量(liang)(liang)(liang)。其中,應(ying)變為(wei)金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)的(de)伸長量(liang)(liang)(liang)除(chu)以原始長度,應(ying)力則為(wei)懸(xuan)掛(gua)物(wu)體的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)除(chu)以金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)的(de)橫截面積。具體實驗方法為(wei):首先將金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)固定(ding)在兩(liang)個鉤子上(shang),調節懸(xuan)掛(gua)重物(wu)的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang),分別稱量(liang)(liang)(liang)不(bu)同(tong)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)物(wu)體并(bing)記錄金(jin)(jin)屬(shu)絲(si)(si)的(de)長度。然后,分別掃描記錄桿的(de)讀(du)數(shu),緊(jin)接著在計算機(ji)上(shang)讀(du)取(qu)數(shu)據(ju)并(bing)計算得(de)到楊(yang)氏模量(liang)(liang)(liang)。
2、懸掛法
該方法(fa)是把金(jin)屬絲間隔拉伸并掛(gua)(gua)在(zai)相同高度(du)的(de)(de)(de)兩個(ge)插銷上,由于其重力作用,金(jin)屬絲會發生(sheng)不同的(de)(de)(de)懸(xuan)掛(gua)(gua)狀態,測定每種(zhong)懸(xuan)掛(gua)(gua)狀態下金(jin)屬絲的(de)(de)(de)長度(du)和質(zhi)量(liang),并計算出應力和應變,從而得出楊(yang)氏模量(liang)。具體實驗方法(fa)為:首先將(jiang)金(jin)屬絲在(zai)固(gu)定點上固(gu)定,并在(zai)中心掛(gua)(gua)兩個(ge)相距稍遠的(de)(de)(de)容(rong)器,分別(bie)從上方放入(ru)掛(gua)(gua)有不同質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)砝碼(ma)。然后(hou),觀察金(jin)屬絲的(de)(de)(de)懸(xuan)掛(gua)(gua)狀態并分別(bie)記(ji)錄下金(jin)屬絲的(de)(de)(de)長度(du)和質(zhi)量(liang),最后(hou)計算得到楊(yang)氏模量(liang)。
3、懸掛輪法
該方(fang)法(fa)是將(jiang)金(jin)屬(shu)絲(si)固(gu)定在(zai)(zai)兩端(duan)的(de)輪(lun)上,輪(lun)子質量越(yue)高,金(jin)屬(shu)絲(si)所掛載的(de)物體質量也(ye)就越(yue)大,從而得到不同的(de)應變和(he)應力。具體實驗(yan)方(fang)法(fa)為(wei):首先定制實驗(yan)裝置,將(jiang)金(jin)屬(shu)絲(si)固(gu)定在(zai)(zai)正(zheng)中間的(de)輪(lun)上,分別固(gu)定其(qi)兩端(duan)。然(ran)后,在(zai)(zai)輪(lun)子上加(jia)上逐漸增大的(de)質量,直到輪(lun)子開始(shi)停止轉動,記錄下這時各(ge)參數的(de)值。最后,對數據進(jin)行處理,求得楊氏模量。
總的(de)(de)來說(shuo),金屬絲楊氏模量的(de)(de)測量方法(fa)有許(xu)多(duo)不同(tong)的(de)(de)方式,不同(tong)的(de)(de)方法(fa)的(de)(de)特點與(yu)優勢(shi)不同(tong),科學家可以根據實驗(yan)(yan)的(de)(de)需求及實驗(yan)(yan)室條件(jian)選擇(ze)適合的(de)(de)方法(fa)。