Nihkemoodul (1)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL

Füüsikainstituut

Üliõpilane:
Teostatud:
Õpperühm:
Kaitstud:
Töö nr. 12
OT:

Nihkemoodul

Töö eesmärk:
Traadi nihkemooduli määramine keerdvõnkumisest.
Töövahendid:
Keerdpendel lisaraskusega, nihik , kruvik, ajamõõtja, tehnilised kaalud

Skeem

l
Töö teoreetilised alused
Olgu rakendatud risttahuka pealmisele pinnale sellega paralleelne ja igale pinnaelemendile ühtlaselt mõjuv jõud F. Seda pinnaühikule mõjuvat jõudu
nimetatakse tangentsiaalpingeks. Jõu F mõjul risttahukas deformeerub ja tema külgservad moodustavad oma esialgse asendiga nurga . Nihkedeformatsiooni iseloomustatakse suhtelise nihkega , kus a on absoluutne nihe ja b on risttahuka kõrgus.
Hooke `I seaduse põhjal on elastsel deformatsioonil suhteline nihe võrdeline deformatsiooni põhjustava pingega.
Seega
ehk
Materjalist olenev suurus G on igale ainele iseloomulik konstant, mida nimetatakse nihkemooduliks. Tegelikkuses seda valemit ei rakendata. Nihkemooduli määramiseks kasutatakse keerd -ehk torsioonvõnkumist.
Olgu pingule tõmmatud elastse traadi külge jäigalt kinnitatud kõva keha nii, et tema vaba telg langeb kokku traadi pikiteljega. Kui selline keha viia välja tasakaaluasendist tema pööramisega ümber vaba telje, siis traat deformeerub ja elastsusjõud tekitavad jõumomendi, mis püüab viia keha tagasi tasakaaluasendisse. Pärast vabastamist hakkab keha sooritama tasakaaluasendi ümber muutuva suunaga pöördliikumisi, mida nimetatakse keerd-ehk torsioonvõnkumiseks.
Kuna keha pöörleb, siis võib tema kohta rakendada pöördliikumise dünaamika põhiseadust
Arvestades, et torsioonvõnkumisel on jõumoment M suunatud vastupidiselt pöördele
ja on elastsuse piirides sellega võrdeline, saab võrrandit esitada kujul , kus suurust
nimetatakse väändemooduliks. Ta võrdub arvuliselt jõumomendiga, mis tekitaks traadile üheradiaanilise väändenurga.
Nihkemooduli määramiseks on praktikumis 2 seadet, mis erinevad ainult katseseadmete inertsimomendi muutmise võimalustest.

Katseandmed

Traadi läbimõõt ja pikkus
Katse nr.
  , mm
  , mm
  ,
1
 
 
 
2
 
 
 
3
 
 
 
Võnkeperioodi määramine
Katse
 
 
 
 
 
 
nr.
 
 
 
  
 
 
1
 
 
 
 
 
 
2
 
 
 
 
 
 
3
 
 
 
 
 
 
Võnkeperioodi määramine
Katse
 
 
 
 
nr.
  
   
 
 
  
 
1