Лабораторна робота №13 ВИЗНАЧЕННЯ МОДУЛЯ ЗСУВУ Мета роботи Використовуючи метод кручення, визначити модуль зсуву матеріалу дротини. Прилади та обладнання Крутильний маятник, секундомір, штанґенциркуль, тягарці. Опис вимірювального пристрою Рис.1
Крутильний маятник складається з вертикальної дротини Д довжиною L, нерухомо закріпленої верхнім кінцем в кронштейні К і горизонтальної планки П, симетрично прикріпленої до нижнього кінця дротини. До планки прикріплені чотири шпильки: осі шпильок α і α1 віддалені від осі дротини Д на відстань L1, осі шпильок b і b1 віддалені від осі дротини на відстань L2. На шпильки можуть насаджуватися циліндричні тягарці, масою m кожен. Виведення розрахункової формули Якщо планку П закрутити на деякий кут і відпустити, то система почне здійснювати крутильні гармонічні коливання з періодом :  EMBED Equation.3 
, (1) де J – момент інерції системи; f – модуль кручення матеріалу дротини Для визначення f за відомим значенням виміряного Т необхідно виключити невідомий момент інерції J. Тому в роботі визначаються два періоди коливань маятника: Т1 – тягарці на шпильках α і α1; момент інерції маятника  J1 Т2 – тягарці на шпильках b і b1; момент інерції маятника  J2 EMBED Equation.3
, EMBED Equation.3
 звідси: EMBED Equation.3
 або EMBED Equation.3
. (2) З врахуванням теореми Штайнера подамо J1 і J2 у вигляді:  EMBED Equation.3 
 і  EMBED Equation.3 
, (3) де J  момент інерції планки з дротиною і шпильками J0  момент інерції тягарців відносно їх ґеометричної осі Із співвідношень (3) випливає:  EMBED Equation.3 
 . (5) Підставивши в (5) вираз (2) для J2, одержимо:  EMBED Equation.3 
 . (6) З формули для  EMBED Equation.3 
 знайдемо:  EMBED Equation.3 
 . (7) Використавши зв’язок між модулями кручення і зсуву EMBED Equation.3
, одержимо:  EMBED Equation.3 
 = EMBED Equation.3
 (8) Позначивши діаметр дротини D=2R , одержимо вираз для знаходження модуля зсуву: G= EMBED Equation.3 
 (9) При підготовці до виконання роботи використати: Теоретична частина. Розділи 2.1, 2.3, 2.4, 3.5. Послідовність виконання роботи 1.Вимірявши L01, dшп, D (Рис.2), визначити L1 і ΔL1 за формулами EMBED Equation.3
; ΔL1= ΔL01+  EMBED Equation.3 
ΔD+  EMBED Equation.3 
Δdшп Вимірювання провести для шпильок α і α1. Рис.2  EMBED PBrush 
 Аналогічно визначити L2 і ΔL2 для шпильок b і b1 : EMBED Equation.3
; ΔL2= ΔL02+  EMBED Equation.3 
ΔD+  EMBED Equation.3 
Δdшп. (L02 – відстань між зовнішніми краями дротини Д і шпильки b ) 3. Насадити тягарці на шпильки α і α1, привести систему в коливальний рух, визначити час t1 десяти повних коливань і визначити період Т 1 за формулою: EMBED Equation.3
 . 4. Переставити тягарці на шпильки b і b1 і аналогічно визначити період Т2 . 5. Вимірювання, вказані в пунктах 3, 4 провести по три рази; вимірювання, вказані в пунктах 1, 2 провести по одному разу для кожної шпильки; результати вимірювань занести в таблиці, за формулою (9) розрахувати G. 6. Визначити абсолютну і відносну похибки. маса тягарця m = ( 0,390  0,001 ) кг довжина дротини L = (1,12  0,005 ) м Таблиці результатів вимірювань і розрахунків EMBED Equation.3
Контрольні запитання Що називається деформацією, які є види деформації? Що називається деформацією зсуву? Сформулювати закон Гука для однорідної деформації зсуву. В чому полягає фізичний зміст модуля зсуву? В чому полягає відмінність деформації зсуву і деформації кручення ? Вивести зв’язок між модулем зсуву і модулем кручення. Вивести формулу для періоду коливань крутильного маятника. Вивести розрахункову формулу для визначення модуля зсуву. Рекомендована література Курс фізики / За редакцією І.Є.Лопатинського. – Львів: Вид. «Бескид Біт», 2002. 2. Трофимова Т.И. Курс физики.– М.: Высшая школа, 1990. 3. Савельев И. В. Курс общей физики, т.1 –М.: Наука, 1982.