CN202403984U

CN202403984U - 液体重力式杨氏模量测量仪

Info

Publication number: CN202403984U
Application number: CN2011205790573U
Authority: CN
Inventors: 梁德富
Original assignee: Ningbo Yinzhou Yunfan Engineering Consulting Co Ltd
Current assignee: Ningbo Yinzhou Yunfan Engineering Consulting Co Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2021-12-31

Abstract

本实用新型涉及物理实验技术领域，特别是涉及一种液体重力式杨氏模量测量仪。它由支架、待测钢丝、砝码、砝码座、溢出嘴、贮液缸、称量台、烧杯、电子天平和实验台构成。所述电子天平是最小读数为0.1mg的电子精密天平，烧杯置于电子天平上，烧杯的上开口处于溢出嘴的下端开口的正下方，待测钢丝的下端与砝码座连接固定，砝码座的下半部处于所述贮液缸的红色液体中，且砝码座的直径小于贮液缸的内直径，砝码置于砝码座的上表面上。本实用新型在测量过程中测出的所有数据均可通过肉眼直接读出，无需借助望远镜等设备，与现有技术相比，读数更加简便。

Description

液体重力式杨氏模量测量仪

技术领域

本实用新型涉及物理实验技术领域，特别是涉及一种液体重力式杨氏模量测量仪。

背景技术

杨氏模量是反映材料力学特性的一个重要物理参数。目前，公知的杨氏模量测量仪都是采用的顺挂式，也称悬挂式。悬挂式杨氏模量测量仪采用光杠杆原理，将金属丝的微小伸长量通过镜面光杠杆放大，并通过置于远处的望远镜和标尺进行观测。但在实际操作过程中，不易在望远镜中找到由光杠杆平面镜反射同来的标尺像，实验者常需要耗费大量时间来调节仪器。另外，望远镜距离杨氏模量仪有一定距离，操作过程中需要一人在仪器处增减砝码，另一人在望远镜处观测并记录数据，或者一人在仪器和望远镜之间来回跑动，因而无法独立而方便地完成实验测量。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术的不足，提供一种操作方便、读数清晰、测量精确的液体重力式杨氏模量测量仪。

解决本实用新型技术问题的方案是：液体重力式杨氏模量测量仪，由支架、待测钢丝、砝码、砝码座、溢出嘴、贮液缸、称量台、烧杯、电子天平和实验台构成。

其中，支架的顶端设有钢丝夹头，支架的下端与水平放置的实验台结合为一体，贮液缸为上端开敞的圆筒形容器，贮液缸置于实验台的台面上，贮液缸的中心处于支架顶端的钢丝夹头的正下方。溢出嘴为弧形的管状体，溢出嘴的上口与贮液缸的侧壁结合为一体且与贮液缸的内部相通，溢出嘴的下端开口竖直向下。在贮液缸内盛有红色液体。在实验台的一侧是与实验台为一整体的称量台，称量台的台面高度低于实验台的台面高度。所述电子天平是最小读数为0.1mg的电子精密天平。电子天平置于称量台的台面上，烧杯置于电子天平上。烧杯的上开口处于溢出嘴的下端开口的正下方。待测钢丝的上端被支架顶端的钢丝夹头固定，待测钢丝的下端与砝码座的上表面的中心连接固定。砝码座为圆柱体形，砝码座的下半部处于所述贮液缸的红色液体中，且砝码座的底面低于所述溢出嘴的高度。砝码座与贮液缸共轴，且砝码座的直径小于贮液缸的内直径。砝码置于砝码座的上表面上。

测试过程中，先测出待测钢丝的直径d，然后向贮液缸内注入红色液体，直至溢出嘴中有液体流出时停止注入。此时贮液缸内液体的液面与溢出嘴的上口的下边缘平齐，读出电子天平的读数并计为M₁，再测出待测钢丝此时的长度并计作L。

向砝码座上加载重量为G的砝码，由于待测钢丝在竖向被拉伸，砝码座下沉了一段距离，与砝码座下沉体积等量的液体就从溢出嘴溢出嘴流入烧杯中，读出电子天平此时的读数并计为M₂，根据公式ΔL＝(M₂-M₁)/(ρS)，就可求得在加载砝码后待测钢丝的伸长距离ΔL，上式中，S代表砝码座的横截面面积，ρ为红色液体的密度。

由于液体对物体的浮力等于物体所排开的液体的重力，因此在加上重力为G的砝码后，液体对砝码座的浮力的增量等于烧杯内新增加的红色液体的重量，液体对砝码座砝码座的浮力的增量ΔF＝(M₂-M₁)g，其中，g为重力加速度。

加载重力为G的砝码后，待测钢丝实际受到的拉力的增量F＝G-ΔF，最后，将上述参数代入杨氏模量计算公式Y＝4FL/(πd²ΔL)就可算出杨氏模量值Y。

采用上述方案，与现有技术相比，本实用新型具有以下显著进步：

1.使用本实用新型在测量过程中测出的所有数据均可通过肉眼直接读出，无需借助望远镜等设备，与现有技术相比，读数更加简便。

2.组成本实用新型的各部件与现有仪器相比，更为集中，便于实验室管理。

3.使用本实用新型，只需通过加减砝码并记录不同的液体质量读数即可算出钢丝形变量，与现有技术相比，无需耗费大量的时间来调节仪器，操作十分简便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1.支架 2.待测钢丝 3.砝码 4.砝码座 5.溢出嘴 6.贮液缸 7.称量台 8.烧杯 9.电子天平 10.实验台

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

液体重力式杨氏模量测量仪，由支架1、待测钢丝2、砝码3、砝码座4、溢出嘴5、贮液缸6、称量台7、烧杯8、电子天平9和实验台10构成。

其中，支架1的顶端设有钢丝夹头，支架1的下端与水平放置的实验台10结合为一体，贮液缸6为上端开敞的圆筒形容器，贮液缸6置于实验台10的台面上，贮液缸6的中心处于支架1顶端的钢丝夹头的正下方。溢出嘴5为弧形的管状体，溢出嘴5的上口与贮液缸6的侧壁结合为一体且与贮液缸6的内部相通，溢出嘴5的下端开口竖直向下。在贮液缸6内盛有红色液体。在实验台10的一侧是与实验台10为一整体的称量台7，称量台7的台面高度低于实验台10的台面高度。所述电子天平9是最小读数为0.1mg的电子精密天平。电子天平9置于称量台7的台面上，烧杯8置于电子天平9上。烧杯8的上开口处于溢出嘴5的下端开口的正下方。待测钢丝2的上端被支架1顶端的钢丝夹头固定，待测钢丝2的下端与砝码座4的上表面的中心连接固定。砝码座4为圆柱体形，砝码座4的下半部处于所述贮液缸6的红色液体中，且砝码座4的底面低于所述溢出嘴5的高度。砝码座4与贮液缸6共轴，且砝码座4的直径小于贮液缸6的内直径。砝码3置于砝码座4的上表面上。

测试过程中，先测出待测钢丝2的直径d，然后向贮液缸6内注入红色液体，直至溢出嘴5中有液体流出时停止注入。此时贮液缸6内液体的液面与溢出嘴5的上口的下边缘平齐，读出电子天平9的读数并计为M₁，再测出待测钢丝2此时的长度并计作L。

向砝码座4上加载重量为G的砝码3，由于待测钢丝2在竖向被拉伸，砝码座4下沉了一段距离，与砝码座4下沉体积等量的液体就从溢出嘴溢出嘴5流入烧杯8中，读出电子天平9此时的读数并计为M₂，根据公式ΔL＝(M₂-M₁)/(ρS)，就可求得在加载砝码3后待测钢丝2的伸长距离ΔL，上式中，S代表砝码座4的横截面面积，ρ为红色液体的密度。

由于液体对物体的浮力等于物体所排开的液体的重力，因此在加上重力为G的砝码3后，液体对砝码座4的浮力的增量等于烧杯8内新增加的红色液体的重量，液体对砝码座砝码座4的浮力的增量ΔF＝(M₂-M₁)g，其中，g为重力加速度。

加载重力为G的砝码3后，待测钢丝2实际受到的拉力的增量F＝G-ΔF，最后，将上述参数代入杨氏模量计算公式Y＝4FL/(πd²ΔL)就可算出杨氏模量值Y。

Claims

1.一种液体重力式杨氏模量测量仪，由支架、待测钢丝、砝码、砝码座、溢出嘴、贮液缸、称量台、烧杯、电子天平和实验台构成，其特征是：支架的顶端设有钢丝夹头，支架的下端与水平放置的实验台结合为一体，贮液缸为上端开敞的圆筒形容器，贮液缸置于实验台的台面上，贮液缸的中心处于支架顶端的钢丝夹头的正下方，溢出嘴为弧形的管状体，溢出嘴的上口与贮液缸的侧壁结合为一体且与贮液缸的内部相通，溢出嘴的下端开口竖直向下，在贮液缸内盛有红色液体，在实验台的一侧是与实验台为一整体的称量台，称量台的台面高度低于实验台的台面高度，所述电子天平是最小读数为0.1mg的电子精密天平，电子天平置于称量台的台面上，烧杯置于电子天平上，烧杯的上开口处于溢出嘴的下端开口的正下方，待测钢丝的上端被支架顶端的钢丝夹头固定，待测钢丝的下端与砝码座的上表面的中心连接固定，砝码座为圆柱体形，砝码座的下半部处于所述贮液缸的红色液体中，且砝码座的底面低于所述溢出嘴的高度，砝码座与贮液缸共轴，且砝码座的直径小于贮液缸的内直径，砝码置于砝码座的上表面上。