Устройство для определения модуля Юнга при малых деформациях твердых тел

(51) 01 11/16 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ угол, и дает отражение лазерного луча на изогнутой шкале. Отсчитывая перемещение зайчика на шкале,расстояние от зеркала до шкалы, а также зная диаметр шкива,прилагаемые усилия и относительное удлинение проволоки,рассчитывается модуль Юнга для данного материала по полученной авторами формуле где - расстояние от зеркала до шкалы 0 -рабочая длина проволоки- прилагаемая нагрузка- перемещение зайчика- диаметр шкива- диаметр проволоки. Авторами предложен надежный способ определения модуля Юнга с относительной погрешностью до 3. Устройство собрано и используется в ВКГУ им. С. Аманжолова в лаборатории механики. Данное устройство будет востребовано также на лабораторных занятиях в школах с углубленным изучением физики.(72) Протасов Александр Тихонович Павлов Александр Максимович Андреев Антон Валерьевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Восточно-Казахстанский государственный университет им. Сарсена Аманжолова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ ЮНГА ПРИ МАЛЫХ ДЕФОРМАЦИЯХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ(57) Устройство для определения модуля Юнга при деформации твердых тел является полезной моделью,относящейся к измерительным устройствам, используемой для определения механических характеристик твердых тел в лабораторных условиях. Поставленная задача решается тем, что прибор для определения модуля Юнга при деформации твердых тел содержит станину, проволоку,закрепленную в держателе, зеркальце, укрепленное на валике, которое при деформации проволоки поворачивается вместе с блоком на определенный Предлагаемое устройство относится к измерительным устройствам, используемым для определения механических характеристик твердых тел. Проведя патентно-информационный поиск авторы не обнаружили, среди описаний полезных моделей, устройств для определения деформации твердых тел, поэтому в качестве аналога и прототипа взяты следующие изобретения. Известно устройство для измерения линейных и угловых перемещений, позволяющее измерять плоские перемещения и перемещения сложного вида, имеющие одновременную плоскую и вращательную составляющие (Патент 2165069 МПК 701 В 11/00, 04.10.2001, рефераты российских изобретений ч. 2) В качестве прототипа выбрано устройство для определения деформации в деталях и узлах конструкции оптическими методами. Устройство содержит экран с растром,фотоаппарат,размещенный за отверстием в центре экрана, узел нагружения исследуемой пластины с зеркальной поверхностью, полупрозрачное эталонное зеркало,установленное над поверхностью пластины,поворотное устройство, обеспечивающее главный поворот полупрозрачного зеркала относительно оси, параллельной линиям растра, привод для поворота полупрозрачного зеркала и фиксации его положения, электродвигатель, приводящий привод в движение,пульт управления двигателем,вспомогательное зеркало для измерения угла поворота, полупрозрачного зеркала и оптический угломер. Для повышения точности осуществляется поворот полупрозрачного зеркала и по смещению муаровой полосы измеряется величина угла поворота. (А.с. СССР 1330461 МПИ 01 В 11/16,15.08.87. Бюл.30.) Недостатком данных изобретений является сложность устройств и невозможность их использования в учебном процессе со студентами и учащимися школ. Задачей заявляемой модели является надежный способ определения модуля Юнга с погрешностью до 3. Данная задача решается тем, что устройство для определения модуля Юнга при деформации твердых тел содержит зеркальце закрепленное на оси валика шкива, которое обеспечивает отражение луча лазера на изогнутую шкалу. Зеркальце,размещено на одной оси со шкивом и валиком. Общим с прототипом является наличие зеркала для измерения угла поворота, но конструкция намного проще, и может быть изготовлена для учебных нужд в любой университетской лаборатории по механике. Техническим результатом заявляемого решения является создание устройства, позволяющего определять модуль Юнга для разных материалов,выполненных в виде проволоки диаметром до 0,5 мм. Конструкция устройства поясняется фигурой. Устройство для измерения деформации проволоки состоит из станины 1 длиной порядка 0,7 м,подставки для грузов 2, исследуемой проволоки 3,перекинутой через шкив 4, лазера 6, закрепленного на держателе 8, луч 5 отражается от зеркала, на шкалу 7, изогнутую по дуге радиуса . Шкив насажен на валик закрепленный в подшипниках, к торцу валика крепится отражающее зеркальце. Устройство работает следующим образом на подставку для грузов устанавливается небольшой груз, который позволяет, начать отсчет угла поворота зеркала по шкале от нулевой отметки. Постепенно добавляя грузы на подставку 2,фиксируется смещение зайчика по шкале. Если зайчик при нагружении проволоки уходит за пределы шкалы, то шкив 4 с зеркальцем поворачивают и возвращают зайчик на нулевую отметку вручную. Так можно нагружать проволоку вплоть до ее разрыва, каждый раз поворачивая шкив с зеркальцем. Для безопасности, при разрыве проволоки, впереди шкива следует поставить небольшой экран. Рабочая формула выводится из следующих предпосылок площади сечения закона Гука угла отклонения луча 2. Принятые обозначения - действующая сила площадь сечения проволоки и - диаметр худлинение проволоки, равное дуге поворота шкива- диаметр шкива - угол поворота шкива при деформации проволоки 0- рабочая длина проволоки - расстояние от зеркальца до экрана- смещение луча. Решая эти уравнения, получаем выражение рабочей формулы для определения модуля Юнга ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Устройство для определения модуля Юнга при деформации твердых тел отличающееся тем, что содержит станину с закрепленной на ней изогнутой шкалой, шкив, держатель, зеркальце, размещенное на одной оси со шкивом и валиком по центру последнего, лазера закрепленного на держателе.