영률의 측정 Young’s modulus 이상호 수정일자--2015.02.16 안선우 수정일자--2016.02.12.

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1 영률의 측정 Young’s modulus 이상호 수정일자 안선우 수정일자

2 1. 실험목적 ◈ Ewing 장치를 이용하여 금속 막대의 중심에 추를 달아 휘어지게 한 후, 중심점의 강하를 이용하여 금속 막대의 영률을 계산한다.

3 탄성률 2. 이론 변형력(stress) 탄성률(modulus) = 변형(strain) 영률 층밀리기 탄성률 부피 탄성률
변형력이 아주 작을 때, 변형은 변형력에 비례하는데, 이 때 의 비례상수를 탄성률이라 한다. 탄성률은 물질에 따라 다르며, 다음과 같이 정의된다. 탄성률은 변형의 유형에 따라 다음의 세 가지로 구분된다. 변형력(stress) 변형(strain) 탄성률(modulus) = 영률 (Young's modulus) 층밀리기 탄성률 (shearing modulus) 부피 탄성률 (bulk modulus)

4 2. 이론 1. 영률 (Young's modulus) : 길이 방향의 변화에 대한 고체의 저항의 척도

5 2. 이론 2. 층밀리기 탄성률 (shearing modulus) :
고체 내에서 서로 마주보는 면들의 움직임에 대한 저항의 척도

6 2. 이론 3. 부피 탄성률 (bulk modulus) : 고체나 액체의 부피 변화에 대한 저항의 척도

7 영률 (Young's modulus) 2. 이론 고체에 길이를 변화시키는 외력이 작용하면,
작용한 외력의 크기( )와 단면적( )의 비로 변형력이 결정되고, 이 경우 발생한 변형은 처음 길이( )에 대한 길이 변화( )의 비로 결정된다. 따라서, 영률은 앞의 두 비율의 조합으로 다음과 같이 정의 된다.

8 Ewing 장치 2. 이론 길이(=받침날 사이의 거리) , 폭 , 두께 , 그리고 영률 를 갖는
길이(=받침날 사이의 거리) , 폭 , 두께 , 그리고 영률 를 갖는 금속 막대의 중앙에 질량 인 추를 달아 휘어지게 했을때, 중심점 강하 는 따라서, 금속 막대의 영률은

9 3. 실험기구 및 장치 Ewing 장치 금속막대 (알루미늄, 구리, 황동) 추걸이 & 추 (200 g, 5 개) 마이크로미터
건전지, 전선 (2 개), 전구

10 슬리브의 눈금을 읽고 슬리브의 주선과 만나는 씸블의 값을 읽어서
3. 실험기구 및 장치 ◈ 눈금 읽는 방법 슬리브의 눈금을 읽고 슬리브의 주선과 만나는 씸블의 값을 읽어서 두 값을 더한다. 슬리브의 눈금: 16.5 mm 씸블의 눈금: 0.05 mm 16.5 mm+0.05 mm=16.55 mm 슬리브 (sleeve) 씸블 (thimble)

11 4. 실험방법 Ewing 장치를 평평한 곳에 준비하고, 평행한 받침날 위에 알루미늄 막대를 놓고 막대의
가운데에 추 걸이를 건다.

12 4. 실험방법 2) 추 걸이에 추를 올리지 않은 상태에서 전선을 연결하고 마이크로미터에 달린 탐침을 내려 전구에
불이 들어오는 최초의 눈금을 추의 질량 0 kg에 대응되는 “눈금 1” 에 기록한다.

13 4. 실험방법 3) 추 걸이에 추를 차례로 올려놓으면서 전구에 불이 들어오는 순간의 마이크로미터의 눈금을
“눈금 1” 에 기록한다

14 4. 실험방법

15 4. 실험방법

16 4. 실험방법

17 4. 실험방법

18 4. 실험방법 4) 추 걸이에서 추를 하나씩 내려놓으면서 마이크로미터에 달린 탐침을
올려 전구에 불이 켜져 있는 마지막 순간의 마이크로미터의 눈금을 “눈금 2” 에 기록한다. 5) 추를 하나씩 추가한 혹은 제거한 눈금차의 절대값을 각각 과 에 기록하고, 둘의 평균을 구한다. 6) 측정값들을 이용해 금속 막대의 영률( )과 영률의 평균을 구하고, 이론값과의 오차를 구한다. 7) 위의 과정을 나머지 시료 막대를 이용해 반복한다.

19 주의 사항 마이크로미터를 너무 세게 돌리지 않도록 주의한다. Ewing 장치와 금속 막대가 휘지 않도록 주의한다.
전구가 깨지지 않도록 주의한다.

20 각 금속 막대의 물리적 특성 5. 데이터 및 결과 금속 막대 길이 폭 두께 단 위 (m) 알루미늄 0.482 0.02
0.005 구리 0.004 황동

21 5. 데이터 및 결과

22 5. 데이터 및 결과

23 5. 데이터 및 결과