Comprensione dei concetti
* Pendulum di torsione: Un pendolo di torsione è costituito da una massa (di solito un disco o un cilindro) sospeso da un filo. Quando la massa è attorcigliata, il filo esercita una coppia di ripristino proporzionale all'angolo di torsione. Questo crea un movimento oscillatorio.
* Modulo di rigidità (G): Questa è una proprietà materiale che misura la resistenza di un materiale alle forze di torsione o taglio. È definito come il rapporto di stress da taglio e tensione di taglio.
* Oscillazioni torsionali: Il periodo di oscillazione del pendolo di torsione è direttamente correlato al modulo di rigidità del filo.
Setup sperimentale
1. Pendulum torsione: Costruire o ottenere un pendolo di torsione. Questo in genere include:
* Un filo di sospensione fatto del materiale che si desidera testare (ad es. Acciaio, rame).
* Una massa (di solito un disco o un cilindro) attaccata al filo.
* Un mezzo per misurare l'angolo di torsione (ad es. Un goniometro, raggio di luce e specchio).
2. Misurazioni:
* Misura la lunghezza del filo (L).
* Misura il raggio del filo (R).
* Misura il momento dell'inerzia (i) della massa. Questo può essere calcolato per forme semplici o determinato sperimentalmente.
* Misura il periodo di oscillazione (t). Tempo diverse oscillazioni complete e dividi per il numero di oscillazioni.
Calcoli
1. Frequenza angolare (ω):
* ω =2π/t
2. Modulo di rigidità (G):
* G =(4π²i)/(t²r⁴) * (l/π)
Spiegazione della formula
* La formula deriva dall'equazione del movimento per un pendolo di torsione.
* Mette direttamente il periodo (t) dell'oscillazione, il momento di inerzia (i), il raggio (r) e la lunghezza (l) del filo e il modulo di rigidità (g).
Considerazioni importanti
* Precisione: L'accuratezza del modulo della misurazione della rigidità dipende dall'accuratezza delle misurazioni delle dimensioni del filo, dal momento di inerzia della massa e dal periodo di oscillazione.
* Assunzioni: La formula presuppone che il filo sia perfettamente elastico e subisce solo piccole deformazioni torsionali.
* Tecniche sperimentali: Esistono vari metodi per misurare il periodo di oscillazione. L'uso di un cronometro e il cronometraggio multiplo oscillazioni migliora la precisione.
Fammi sapere se hai domande specifiche su configurazione, calcoli o qualsiasi altro aspetto dell'esperimento.
