高中物理在生活中应用

《高中物理在生活中应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、高中物理在生活中的应用在大学物理课程上，我们做了众多物理实验，然而今天就由我来介绍一下弹性模量，和它在生活中的应用。弹性模量ElasticModulus，又称弹性系数，杨氏模量。如今，随着科技的不断发展，弹性模量变成了工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量，如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。在日常生活中，弹性模量的应用与测量在许多领域有重要的作用，就好像混凝土的弹性模量如果不够，使建筑变形而不能正常使用，就很容易发生事故造成经济损失

2、，甚至人员伤亡。我们在实验中测得的杨氏模量，它是沿纵向的弹性模量，也是材料力学中的名词。1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨(ThomasYoung,1773-1829)所得到的结果而命名。根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。杨氏弹性模量是选定机械零件材料的依据之一，是工程技术设计中常用的参数。杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义，还可用于机械零部件设计、

3、生物力学、地质等领域。测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等，还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术（微波或超声波）等实验技术和方法测量杨氏模量。但是由于我们学校资源有限，只能用拉伸法来测量杨氏模量。杨氏模量的量纲同压力，在SI单位制中，压力的单位为Pa也就是帕斯卡。但是通常在工程的使用中，因各材料杨氏模量的量值都十分的大，所以常以百万帕斯卡（MPa）或十亿帕斯卡（GPa）作为其单位。· (1牛顿每平方毫米为1MPa)· (1千牛顿每平方毫米为1GPa)杨氏模量测试方法的介绍一般分为静态法和动态法。动态法有脉冲激振法、声频共振法、声速法等。脉冲激

4、振法：通过合适的外力给定试样脉冲激振信号，当激振信号中的某一频率与试样的固有频率相一致时，产生共振，此时振幅最大，延时最长，这个波通过测试探针或测量话筒的传递转换成电讯号送入仪器，测出试样的固有频率，由公式计算得出杨氏模量E。特点：国际通用的一种常温测试方法；信号激发、接收结构简单，测试测试准确、直观。声频共振法：指有声频发生器发送声频电信号，由换能器转换为振动信号驱动试样，再由换能器接收并转换为电信号，分析此信号与发生器信号在示波器上形成的图形，得出试样的固有频率f，由公式E=C1·w·f得出试样的杨氏模量。特点：---声频发生器、放大器等组成激发器；---换能器接收信号，示波器显示信号；

5、---李萨如图形判断试样固有频率。缺点：---激发器结构复杂，必要时激发器需要与试样表面耦合，操作不方便；---示波器数据处理及显示单一；---可能存在多个李萨如图形，易误判；---该方法不方便用于高温测试。声速法：由信号发生器给出超声信号，测试信号在试样中的传播时间，得出该信号在试样中的传播速度ν，由公式E=ρ·ν计算得试样杨氏模量。特点：---超声波发生器及换能器组成激发系统；---换能器转换信号；---测试超声波在试样两平行面的传播时间差，计算声速。缺点：---激发器结构复杂，必要时激发器需要与试样表面耦合，操作不方便；---时间差的信号处理点容易引入误差，只能得出近似杨氏模量；---

6、该方法不方便用于高温测试。静态法静态法是指在试样上施加一恒定的弯曲应力，测定其弹性弯曲挠度，或是在试样上施加一恒定的拉伸（或压缩）应力，测定其弹性变形量；或根据应力和应变计算弹性模量。特点：---国内采用的方法，国内外耐火行业目前还没制定相应的标准；---获得材料的真实变形量应力---应变曲线。缺点：试样用量大；准确度低；不能重复测定。这个装置图就是类似我们实验室用的装置。因为做实验的时候很多时候存在误差，所以我们采用逐差法有效地减小随机误差的影响，也可以部分地消除仪器的系统误差，在这个实验中，金属丝下面吊挂的重物质量是逐次等量上调的，因此使用逐差法可以有效利用多次测量的数据，利用多个数据差

7、的平均来部分消除误差的影响杨氏模量的大小取决于材料的组成。举例来说，大部分金属在合金成分不同、热处理在加工过程中的应用，其杨氏模量值会有5％或者更大的波动。正如以下的很多材料的杨氏模量值非常接近。杨氏模量与如此多的材料都息息相关，不管杨氏模量大或者小都有他的好处。就如杨氏模量大，即使单位面积上承受很大的力也不会弯曲变形，强力不会拉伸这种材料，压力也不会压缩这种材料。就比如天然金刚石，因为它的杨氏模量达1000