Лабораторная работа №4 «Наблюдение процесса кристаллизации. Изучение деформации растяжения» Цель: Научиться выращивать кристаллы поваренной соли (медного купороса), наблюдать за ростом кристаллов, научиться, экспериментально, определять модуль упругости резины (модуль Юнга) методом деформации резинового шнура. Оборудование: образцы кристаллов, лупа, штатив с зажимом; Резиновый шнур; Два-три груза известной массы; Измерительная линейка. Ход работы: 1. Приготовим пересыщенный раствор. Расскажите порядок действий. - Каким оборудованием будем пользоваться? - Какой раствор называется насыщенным? - Пересыщенным? - Как вы думаете, зачем нагревали воду? 2. Фильтрование раствора (при необходимости) - Зачем нужно отфильтровывать лишнее вещество? 3. Приготовление затравки (при необходимости) - Что такое затравка? 4. Наблюдаем за ростом кристаллов. 5. Осматриваем внешний вид кристаллов, обращая внимание на вид, цвет, прозрачность, форму, размеры. 6. Вывод: (по цели) 7. Подготовить таблицу для записи измерений и вычислений. | п/п | Площадь поперечного сечения шнура (м²) | Расстояние не между отметками L₀ (M) | Расстояние после деформации L (м) | Деформирующая нагрузка F (H) | Модуль упругости E (Н/м²) | |---|---|---|---|---|---| | | | | | | | 8. Нанести карандашом метки А и В на резиновом шнуре, на расстоянии L₀ 9. Подвесить деформационную нагрузку к резиновому шнуру, закреплённому на штативе. 10. Измерить расстояние L между штрихами А и В в растянутом состоянии и определить нагрузку F. 11. Вычислить модуль Юнга (модуль упругости) по формуле: \( E = \frac{F \cdot L_0}{S \cdot (L - L_0)} = \frac{F \cdot L_0}{S \cdot \Delta L} \) где \( \Delta L = L - L_0 \). Формула может быть переписана как: \( E = \frac{F \cdot L_0}{S \cdot (\frac{L}{L_0} - 1) \cdot L_0} \) или \( E = \frac{F}{S} \cdot \frac{L_0}{ \frac{L}{L_0} - 1 } \) или \( E = \frac{F}{S} \frac{L_0}{\Delta L} \) или \( E = \frac{F \cdot L_0}{S \cdot \Delta L} = \frac{F}{S \cdot \frac{\Delta L}{L_0}} \). ИЛИ \( E=\frac{F \cdot L_0}{S \cdot (L-L_0)} \). 12. Записать все результаты измерений и вычислений в таблицу. 13. Повторить опыт с другой нагрузкой F₂ и вычислить E₂. 14. Определить среднее значение модуля упругости Ecp: \( E_{cp} = \frac{E_1 + E_2}{2} \) 15. Определить погрешность измерений и вычислений: — абсолютная: \( \Delta E = |E_{cp} - E| \) — относительная: \( \sigma = \frac{\Delta E}{E} \) 16. Сделать вывод о проделанной работе. Как модуль упругости характеризует сопротивляемость материала?

Question

Лабораторная работа №4 «Наблюдение процесса кристаллизации. Изучение деформации растяжения» Цель: Научиться выращивать кристаллы поваренной соли (медного купороса), наблюдать за ростом кристаллов, научиться, экспериментально, определять модуль упругости резины (модуль Юнга) методом деформации резинового шнура. Оборудование: образцы кристаллов, лупа, штатив с зажимом; Резиновый шнур; Два-три груза известной массы; Измерительная линейка. Ход работы: 1. Приготовим пересыщенный раствор. Расскажите порядок действий. - Каким оборудованием будем пользоваться? - Какой раствор называется насыщенным? - Пересыщенным? - Как вы думаете, зачем нагревали воду? 2. Фильтрование раствора (при необходимости) - Зачем нужно отфильтровывать лишнее вещество? 3. Приготовление затравки (при необходимости) - Что такое затравка? 4. Наблюдаем за ростом кристаллов. 5. Осматриваем внешний вид кристаллов, обращая внимание на вид, цвет, прозрачность, форму, размеры. 6. Вывод: (по цели) 7. Подготовить таблицу для записи измерений и вычислений. | п/п | Площадь поперечного сечения шнура (м²) | Расстояние не между отметками L₀ (M) | Расстояние после деформации L (м) | Деформирующая нагрузка F (H) | Модуль упругости E (Н/м²) | |---|---|---|---|---|---| | | | | | | | 8. Нанести карандашом метки А и В на резиновом шнуре, на расстоянии L₀ 9. Подвесить деформационную нагрузку к резиновому шнуру, закреплённому на штативе. 10. Измерить расстояние L между штрихами А и В в растянутом состоянии и определить нагрузку F. 11. Вычислить модуль Юнга (модуль упругости) по формуле: \( E = \frac{F \cdot L_0}{S \cdot (L - L_0)} = \frac{F \cdot L_0}{S \cdot \Delta L} \) где \( \Delta L = L - L_0 \). Формула может быть переписана как: \( E = \frac{F \cdot L_0}{S \cdot (\frac{L}{L_0} - 1) \cdot L_0} \) или \( E = \frac{F}{S} \cdot \frac{L_0}{ \frac{L}{L_0} - 1 } \) или \( E = \frac{F}{S} \frac{L_0}{\Delta L} \) или \( E = \frac{F \cdot L_0}{S \cdot \Delta L} = \frac{F}{S \cdot \frac{\Delta L}{L_0}} \). ИЛИ \( E=\frac{F \cdot L_0}{S \cdot (L-L_0)} \). 12. Записать все результаты измерений и вычислений в таблицу. 13. Повторить опыт с другой нагрузкой F₂ и вычислить E₂. 14. Определить среднее значение модуля упругости Ecp: \( E_{cp} = \frac{E_1 + E_2}{2} \) 15. Определить погрешность измерений и вычислений: — абсолютная: \( \Delta E = |E_{cp} - E| \) — относительная: \( \sigma = \frac{\Delta E}{E} \) 16. Сделать вывод о проделанной работе. Как модуль упругости характеризует сопротивляемость материала?

Фото задания

Accepted Answer

Ход работы:

1. Приготовление пересыщенного раствора:

Оборудование: Химический стакан, плитка (или другой источник тепла), стеклянная палочка, фильтровальная бумага, воронка.
Насыщенный раствор — это раствор, в котором при данной температуре и давлении вещество больше не может растворяться.
Пересыщенный раствор — это раствор, содержащий больше растворенного вещества, чем это возможно в нормальных условиях при данной температуре.
Нагревание воды необходимо для увеличения растворимости соли, чтобы получить насыщенный раствор, из которого затем будет приготовлен пересыщенный.

2. Фильтрование раствора (при необходимости):

Фильтрование необходимо для удаления нерастворившихся примесей или избытка нерастворенного вещества, чтобы получить чистый раствор для кристаллизации.

3. Приготовление затравки (при необходимости):

Затравка — это небольшое количество кристаллов вещества, которое добавляют в пересыщенный раствор для стимуляции процесса кристаллизации.

4. Наблюдаем за ростом кристаллов.

5. Осматриваем внешний вид кристаллов, обращая внимание на вид, цвет, прозрачность, форму, размеры.

6. Вывод: (По цели работы)

7. Таблица для записи измерений и вычислений:

п/п	Площадь поперечного сечения шнура (м²)	Расстояние не между отметками L₀ (M)	Расстояние после деформации L (м)	Деформирующая нагрузка F (H)	Модуль упругости E (Н/м²)

8. Нанесение меток: Карандашом на резиновом шнуре на расстоянии \( L_0 \) наносятся метки А и В.

9. Подвешивание нагрузки: Деформационная нагрузка подвешивается к резиновому шнуру, закрепленному на штативе.

10. Измерение расстояния: Измеряется расстояние \( L \) между метками А и В в растянутом состоянии.

11. Вычисление модуля Юнга (модуля упругости):

Модуль Юнга вычисляется по формуле:

\[ E = \frac{F \cdot L_0}{S \cdot (L - L_0)} \]

где \( F \) — нагрузка, \( S \) — площадь поперечного сечения шнура, \( L_0 \) — начальная длина между метками, \( L \) — длина между метками после деформации, \( L - L_0 \) — удлинение шнура.

12. Запись результатов: Все полученные результаты измерений и вычислений заносятся в таблицу.

13. Повторение опыта: Опыт повторяется с другой нагрузкой \( F_2 \), и вычисляется модуль упругости \( E_2 \).

14. Определение среднего значения модуля упругости:

\[ E_{cp} = \frac{E_1 + E_2}{2} \]

15. Определение погрешности измерений:

Абсолютная погрешность: \( \Delta E = |E_{cp} - E| \)

Относительная погрешность: \( \sigma = \frac{\Delta E}{E_{cp}} \) (или \( \frac{\Delta E}{E} \) если берется среднее из всех Е)

16. Вывод: Модуль упругости (модуль Юнга) характеризует жесткость материала. Чем больше значение модуля упругости, тем меньше деформируется материал под действием нагрузки, то есть тем он прочнее и сопротивляемость материала выше.

Ответ:

Ход работы: