实验力学与方法复习资料
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力学实验常考题型一、常考实验1.实验原理(1)平行四边形定则:作出理论合力及实际合力进行比较(2)弹簧弹力与伸长量关系:(3)牛二、动能定理:a.平衡f (保证绳子拉力为合力)b.钩码质量远小于小车质量的分析(保证绳子拉力近似等于重力)(4)机械能守恒定律:算出动能变化量及势能变化量,进行比较(5)单摆实验:例1.利用图示装置可以做力学中的许多实验。
(1)以下说法正确的是________。
A.利用此装置“研究匀变速直线运动”时,必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响B.利用此装置探究“加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时,如果画出的a-m关系图象不是直线,就可确定加速度与质量成反比C.利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时,应将木板带打点计时器的一端适当垫高,这样做的目的是利用小车重力沿斜面的分力补偿小车运动中所受阻力的影响(2)小华在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时,因为不断增加所挂钩码的个数,导致钩码的质量远远大于小车的质量,则小车加速度a的值随钩码个数的增加将趋近于________的值。
三、常见数据处理方法:1.数值计算:(1)根据打点计算器打印的点会计算速度及加速度(2)根据光电门会计算速度例2.如图所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.⑴已知打点计时器电源频率为50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________.⑵A、B、C、D是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出.从图中读出A、B两点间距x = ________cm;C点对应的速度是________m/s(计算结果保留三位有效数字).2.图像处理:会画图像及知道图像斜率、截距的意义例3.某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图所示.向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.回答下列问题:(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能E p与小球抛出时的动能E k相等.已知重力加速度大小为g.为求得E k,至少需要测量下列物理量中的________(填正确答案标号).A.小球的质量m B.小球抛出点到落地点的水平距离sC.桌面到地面的高度h D.弹簧的压缩量Δx E.弹簧原长l0(2)用所选取的测量量和已知量表示E k,得E k=________.(3)图中的直线是实验测量得到的s-Δx图线.从理论上可推出,如果h不变.m增加,s-Δx图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s-Δx图线的斜率会______(填“增大”、“减小”或“不变”).由图中给出的直线关系和E k的表达式可知,E p与Δx的________次方成正比.练习1.如图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器,在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带,图中所示的是每打5个点所取的记数点,但第3个记数点没有画出.由图数据可求得:(1)该物体的加速度为m/s2,(2)第3个记数点与第2个记数点的距离约为cm,(3)打第2个计数点时该物体的速度为m/s.2.(1)利用打点计时器测重力加速度实验中,接通电源与释放纸带(或物体),这两个操作时刻的关系应当是________A.先接通电源,后释放纸带 B.先释放纸带,后接通电源C.释放纸带的同时接通电源 D.先接通电源或先释放纸带都可以(2)在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间。
力学实验专题复习(4课时)实验1.测量密度一、知识考点正确使用天平是初中物理的一个重点,包括天平的放置、调平、测量、读数等等。
放置天平时,需要把天平放在水平桌面上,把游码放在标尺左端的零刻线处;调平时需要调节平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,此时横梁平衡;测量时左盘放物体,右盘放砝码,砝码不合适时再调节游码在标尺上的位置,直到天平恢复平衡;读数时被测物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值。
二、解答方法1.要知道实验的目的;2.要知道实验器材;3.要知道实验原理;4.要知道实验方法和步骤;5.要会提出问题,会猜想、会设计实验、会进行实验、会分析论证、会归纳得出结论、会评估实验。
三、典型例题【例1】老师讲了“测密度”这节知识后,小明和小楠对他们都喜欢吃的柑橘的密度感兴趣了,他们拿出一个柑橘,决定想办法测出它的密度。
(1)将托盘天平放在___ _桌面上,将标尺上的游码移到零刻度处,发现指针偏向分度盘的右侧,如图甲所示,此时应将平衡螺母向__ _(选填“左”或“右”)端调节,直到指针指向分度盘的中央。
(2)小楠用天平测量柑橘的质量,右盘中的砝码和标尺上的游码位置如图乙所示,则柑橘的质量是____ g,若小楠再将柑橘浸没在水中测得它的体积为230 cm3,则柑橘的密度为____ kg/m3。
(3)如果小楠做实验时,是先将柑橘浸没在水中测出柑橘的体积,再用天平测出柑橘的质量,则这样测得的柑橘密度比真实值____ (选填“偏大”或“偏小”),其原因是。
(4)实验完成后,小明问小楠是如何测出柑橘体积的,于是小楠将柑橘擦干净,又取出小烧杯、量筒、溢水杯和牙签等。
小楠先将溢水杯装满水,接着小楠的做法是。
(5)小明在思考,小楠的做法也存在不妥之处,你认为不妥之处是。
四、达标检测1.小华在测量小物块密度的实验中:(1)他将游码归零后,发现指针位置如图甲所示,此时应将右端的平衡螺母向____调,使天平横梁平衡.。
(2)如图乙所示,用天平测得小物块的质量是____g;如图丙所示,用量筒测量小物块的体积是____cm3,则小物块的密度是_______g/cm3.。
思考题
应变的定义?式中:——应变
——测区长度的变化量
——测区的原始长度,称之为标距
应变测量桥路有哪几种?桥路输出应变的表达式?
基本测量桥路:1/4桥、1/2桥、全桥
全桥测量法
半桥测量法
每臂双片测量法
何谓电阻丝的应变效应?利用电阻丝的应变效应,所谓电阻丝的应变效应指的是电阻丝的电阻值随其本身应变
(伸长或缩短)而改变的一种物理性质
电桥的输入端与输出端指是什么?一般用什么符号表示?
输入端:与外接电源连接端,如图中
A 、C 输出端:与所测试构件连接段,如图
B.D 顶点:A B C D
E+, U+, E-, U-
斜拉索索力测试方法有哪些?
目前测量索力的方法主要有:
压力表测定法、压力传感器测定法(应变式或振弦式)、钢索测力仪法、振动频率法、磁通量法、电阻应变片测试法等
斜拉索索力与哪些因素有关?利用理想弦的振动方程计算斜拉索索力有一定的误差,主要是因为斜拉索索力不仅跟索的长度、线密度、振动频率有关,还跟索的刚度及垂度有关。
振动法测量斜拉索索力的原理是什么?
T ——是索的张力(N );
m ——是索的线密度(kg/m );
L ——是索的计算长度(
m );Δf 为理想频率段内的各阶频率差的平均值L
L
432102102
222876543210。
力学实验知识点高考力学实验是高考物理科目中的重要内容之一,对于理解力学的基本概念和原理、培养实践能力都具有重要作用。
下面将介绍一些力学实验的知识点,供同学们参考。
一、弹簧的胡克定律实验弹簧是力学中常见的弹性体,弹簧的弹性特性可以通过实验来研究。
实验过程如下:1. 准备一根弹簧和一组质量挂钩。
2. 固定一个端点,将不同质量的挂钩挂在弹簧的另一端。
3. 测量每个质量挂钩的质量和弹簧的伸长长度。
4. 记录每个挂钩的质量与弹簧伸长长度的数据。
5. 制作挂钩质量与弹簧伸长长度的图像,根据斜率计算出弹簧的弹性系数。
二、摆锤的周期实验摆锤是经典力学中重要的研究对象,通过摆锤周期的实验可以研究重力、摆长等因素对摆锤运动的影响。
实验过程如下:1. 准备一个具有一定摆长的摆锤。
2. 测量摆锤的摆长和摆动的周期。
3. 分别改变摆长或摆动角度,重新测量摆动周期。
4. 记录每组数据后,制作摆动周期与摆长(或摆动角度)的图像。
5. 根据图像得出摆锤与摆长(或摆动角度)之间的关系,从而研究影响摆锤周期的因素。
三、斜面上的滑动摩擦实验斜面上的滑动摩擦是力学中常见的现象,可以通过实验研究物体在斜面上的滑动规律。
实验过程如下:1. 准备一个斜面和一个小物体。
2. 将小物体放在斜面上,测量它滑动的时间和滑动的距离。
3. 改变斜面的角度,重新进行实验,测量滑动时间和距离。
4. 记录每组数据后,制作滑动时间与滑动距离的图像。
5. 根据图像得出滑动时间与滑动距离之间的关系,从而研究斜面上的滑动摩擦规律。
四、空气阻力对自由下落体实验空气阻力是物体在运动中受到的一种阻碍力,可以通过实验研究自由下落体在空气阻力作用下的运动规律。
实验过程如下:1. 准备一个自由下落体和一个空气密闭容器。
2. 将自由下落体放入空气密闭容器中,观察其下落的时间和下落的距离。
3. 空气容器逐渐减压,重复观察下落时间和下落距离。
4. 记录每组数据后,制作下落时间与下落距离的图像。
力学实验知识点总结一、实验目的与原理1. 实验目的力学实验是通过实验装置对物体在力的作用下运动的规律和性质进行研究,以获取相关的物理规律,验证理论,培养学生养成严密的思维和观察态度。
通过力学实验,可以让学生掌握实验操作技能,培养学生的科学素养,提高实验能力,从而巩固理论知识。
2. 实验原理力学是物理学的一个重要分支,它主要研究物体受到外力作用时的运动规律和相互作用。
牛顿运动定律是力学实验的基础,牛顿第一定律说明了物体的匀速直线运动的情况,牛顿第二定律阐述了物体所受的力和它的加速度之间的关系,牛顿第三定律表明了物体之间的相互作用,反作用力相等、方向相反。
这些定律为力学实验的设计和结果解释提供了基本原理。
二、实验仪器进行力学实验所需要使用的仪器主要有测力计、弹簧测力计、杠杆测力计、万能支架、平行板滑动导轨、薄弦、挠度计、螺旋测微器等。
1. 测力计测力计是一种用来测量各种力的大小的装置,分为弹簧测力计和杠杆测力计两种。
它包括一根弹簧和一块铭牌,可以根据牛顿第二定律F=ma来测量物体所受力的大小。
2. 平行板滑动导轨平行板滑动导轨是用来进行平行板斜面上的物体滑动的实验,导轨上面有刻度尺用来准确测量物体的位移。
3. 挠度计挠度计是用来测量物体弯曲变形的装置,利用其准确测量物体的弯曲量。
4. 薄弦用来测量力传递的装置,通过其能够测量物体所受力的大小。
5. 万能支架在力学实验中,可以用来固定测力计、杠杆等实验装置的支架。
6. 螺旋测微器用来精确测量小位移的装置,通常用来测量弹簧的变形程度。
三、实验内容1. 弹簧弹性系数的测定弹簧弹性系数是指弹簧所受外力与它伸长或缩短长度的比值。
利用弹簧测力计和挠度计可以对弹簧的弹性系数进行测量。
实验思路:(1)用弹簧测力计测量弹簧所受的拉伸力;(2)用挠度计测量弹簧的伸长量;(3)通过公式F=kx计算弹簧的弹性系数。
2. 平行板斜面上的滑动摩擦系数的测定利用平行板滑动导轨和薄弦可以对物体在平行板斜面上的滑动摩擦系数进行测定。
力学实验复习主要内容:1、互成角度的两个共点力的合成2、测定匀变速直线运动的加速度(含练习使用打点计时器)3、研究平抛物体的运动4、验证机械能守恒定律5、碰撞中的动量守恒6、用单摆测定重力加速度一、基本仪器的使用3、测质量——天平4、测力——弹簧秤原理:胡克定律及二力平衡原理校正零点,认清量程与最小刻度,正确使用与读数二、实验分类1、测量性实验(1)直接测量:利用上面的测量仪器测量长度、时间、质量、力(2)间接测量这类实验以某一原理或物理规律(公式)为依据,通过测量相关的物理量,从而实三、实验内容:1、互成角度的两个共点力的合成[实验目的]验证力的合成的平行四边形定则。
[实验原理]此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果(即:使橡皮条在某一方向伸长一定的长度),看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等,如果在实验误差允许范围内相等,就验证了力的平行四边形定则。
[实验器材]木板一块,白纸,图钉若干,橡皮条一段,细绳套,弹簧秤两个,三角板,刻度尺,铅笔等。
[实验步骤]1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。
2.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,用两条细绳套结在橡皮条的另一端。
3.用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套,互成一定角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O(如图所示)。
4.用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向,并记录弹簧秤的读数。
在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板,根椐平行四边形定则用画图法求出合力F。
5.只用一个弹簧秤,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧秤的读数和细绳的方向。
按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F'的图示。
6.比较F'与用平行四边形定则求得的合力F,在实验误差允许的范围内是否相等。
7.改变两个分力F1和F2的大小和夹角。
再重复实验两次,比较每次的F与F'是否在实验误差允许的范围内相等。
力学实验复习专题实验在中考中占有很大比例,主要以考察基础实验和探究实验为主。
在考察内容中,又以考察实验步骤和表格设计为难点。
力学部分的主要实验包括以下部分:一.测量物质的密度:(历年中考的重点)(一)基本测量方法。
实验过程中可以使用天秤(或弹簧测力计)和量筒直接测量物体质量m(或重力G)和物体体积V,这种实验相对比较简单,强调完善实验步骤表达和实验数据表格的设计。
(注意掌握天秤的正确使用方法、读数和量筒的读数)1.用天平和量筒测量小石块的密度。
(1)实验仪器:天平、量筒、石块、细绳和适量的水。
(2)实验原理:(3)实验步骤:①调节好天平,用天平称出石块质量m②用量筒装适量..的水,读出量筒示数V1.③用细绳绑好石块,缓慢放入量筒,读出量筒示数V2.(4)实验结果表达式:(5)实验数据表格:水和石块的总体积石块的密度ρ(g/cm3)石块的质量m(g)水的体积V1(ml)V2(ml)③将石块取出,绑好石块和木块,再完全浸没在水中,读出液面示数V2。
(4)实验结果表达式:3.用天平和量筒测量盐水的密度。
(1)实验仪器:天平、量筒、、盐水。
烧杯(2)实验步骤:①用天平称出烧杯和盐水的总质量为M1,②将一部分盐水倒入量筒,再用天平测出瓶和剩余盐水总重量M2。
③读出量筒内盐水的体积V。
(3)实验结果表达式:(4)实验数据表格:量筒中液体的质量量筒中液体的体积液体的体积烧杯和盐水的质量烧杯和剩下液体的质量(二)其它测量方法。
主要指给出的实验仪器中缺少测量质量(或重力)或者体积工具来测量物体密度的方法。
1.缺少天平(或弹簧测力计)测量密度的实验。
例一:用量筒和水测量橡皮泥的密度。
(利用漂浮时G物=F浮,测出重力)(1)实验步骤:①用量筒装适量的水,读出水面示数V1。
②将橡皮泥做成船状,放在量筒水面上,使其漂浮,读出水面示数V2。
③将橡皮泥揉成团,放入量筒水中,使其完全浸没,读出水面示数V3。
(2)实验结果表达式:2.缺少量筒测量密度的实验。
高三力学实验知识点总结高三力学实验是物理学学习的重点内容之一,通过实际操作和观察,能够深入理解力学知识,提升学生的实践能力和科学思维。
以下是高三力学实验的知识点总结:1. 弹簧定律实验弹簧定律实验是力学实验中最基础的实验之一。
实验装置由弹簧、挂钩、质量等元素组成。
通过在弹簧上挂载不同质量的物体,利用弹簧拉伸的变形量与所施加力的关系,验证弹簧定律。
实验原理是当物体受到力的作用时,弹簧发生弹性变形,变形量与所受力成正比。
2. 牛顿第二定律实验牛顿第二定律实验是通过观察物体在施加力的情况下的运动变化,验证力与加速度成正比的关系。
实验装置一般由滑轮、绳子和物体等组成。
通过在滑轮上绕绳子,将不同的质量物体与绳子相连,施加不同大小的力,观察物体的加速度变化。
实验结果表明,当施加的力增加时,物体的加速度也随之增加。
3. 斜面实验斜面实验是通过观察物体在斜面上的运动情况来研究重力和斜面间的关系。
实验装置由斜面、物体和测量工具等组成。
通过改变斜面的角度和物体的质量,观察物体沿斜面下滑的加速度变化。
实验结果表明,斜面越陡,物体的加速度越大,与斜面的夹角成正比。
4. 动量守恒实验动量守恒实验是通过观察碰撞过程中的动量变化情况来验证动量守恒定律。
实验装置由两个相互碰撞的物体组成。
通过调节物体的质量和初速度,观察碰撞后物体的速度变化情况。
实验结果表明,在碰撞过程中,总动量保持不变,始末动量之和相等。
5. 弹性碰撞实验弹性碰撞实验是通过观察碰撞过程中物体的变形和动能转化情况来研究弹性碰撞的特点。
实验装置由两个弹性物体组成。
通过改变物体的质量和初速度,观察碰撞后物体的变形情况和动能的转化。
实验结果表明,在弹性碰撞中,动能完全转化并且物体无塑性变形。
6. 高度定律实验高度定律实验是通过观察自由落体运动中物体高度和时间的关系,验证高度定律。
实验装置由计时器和下落物体组成。
通过测量物体自由落体的时间和不同高度,观察物体高度和时间的关系。
思考题应变的定义? 式中:——应变——测区长度的变化量——测区的原始长度,称之为标距应变测量桥路有哪几种?桥路输出应变的表达式?基本测量桥路:1/4桥、1/2桥、全桥全桥测量法 半桥测量法 每臂双片测量法 何谓电阻丝的应变效应?利用电阻丝的应变效应,所谓电阻丝的应变效应指的是电阻丝的电阻值随其本身应变(伸长或缩短)而改变的一种物理性质电桥的输入端与输出端指是什么?一般用什么符号表示?输入端:与外接电源连接端,如图中A 、C输出端:与所测试构件连接段,如图B.D顶点:A B C DE+, U+, E-, U-斜拉索索力测试方法有哪些?目前测量索力的方法主要有:压力表测定法、压力传感器测定法(应变式或振弦式)、钢索测力仪法、振动频率法、磁通量法、电阻应变片测试法等斜拉索索力与哪些因素有关?利用理想弦的振动方程计算斜拉索索力有一定的误差,主要是因为斜拉索索力不仅跟索的长度、线密度、振动频率有关,还跟索的刚度及垂度有关。
振动法测量斜拉索索力的原理是什么?T ——是索的张力(N );m ——是索的线密度(kg/m );L ——是索的计算长度(m );Δf 为理想频率段内的各阶频率差的平均值L L ∆=ε43210εεεεε-+-=210εεε-=2222876543210εεεεεεεεε+-+++-+=索振动信号的频谱图有什么特点?弦振动的频谱图呈倍频关系系统作自由衰减振动时,其振动频率与系统固有频率有什么关系?解决工程振动问题有哪两种方法?(理论分析法—正过程,实验方法—逆过程) 系统物理参数、模态参数、及响应参数有哪些?(物理参数:质量、阻尼、刚度等;模态参数:模态质量、模态阻尼或阻尼比、模态刚度、频率、模态矢量或振型;响应参数:位移响应、速度响应、加速度响应、应变响应等)系统动态特性的表述方法有哪些?(时间空间、频率空间、模态空间)简谐振动、周期振动、非周期振动的频谱图有什么特点(简谐振动频谱图就一条直线;复杂周期振动频谱图是由若干条离散线组成,故称离散谱;非周期函数的频谱图形是频率的连续曲线,故称为连续谱。
振动测量系统的组成?(四个部分:激励部分、传感部分、传输部分、分析或测量部分)环境激励的优点及缺点;(优:无需激振设备,成本低。
缺:信噪比低,由于环境激励输入无法测量,故无法得到频响函数。
)初位移法或突然卸荷法,系统按第一阶固有频率作自由衰减振动,因此该方法只能得到系统的第一阶模态参数。
单位脉冲信号的频谱图是一条平直谱,包含0到∞的所有频率成分。
快速正弦扫描激振法与脉冲锤击激振法,试验时间很短,均属于瞬态激振法,快速方便,能够同时得到系统多阶的模态参数,在模态实验中经常用到。
目前结构自振特性测试时,环境激励是一种应用最为广泛的测试方法,这种方法认为环境激励输入信号是纯随机信号(即白噪声信号)。
白噪声信号的频谱图与单位脉冲信号一样,也是一条平直线(平直谱),即输入信号包含0到∞的所有频率成分,因此可以得到桥梁多阶的自振特性。
利用力锤进行模态实验时,对于同一实验对象,力锤锤帽越硬,输入信号的频谱图频带越宽,但能量越分散。
反之,力锤锤帽越软,输入信号的频谱图频带越窄,但能量越集中。
因此,试验对象频率较低,则应选择软的锤帽,试验对象频率较高,则应选择硬的锤帽。
振动传感器又叫作换能器、拾振器、其作用将机械量接收下来,并转换为与之成比例的电量。
振动传感器的分类(按所测的机械量可分为:位移传感器、速度传感器、加速度传感器、力传感器、应变传感器)压电式传感器没有方向性,因此可应用于斜拉索索力测量;数字信号分析的基本过程?滤波器的作用?有哪几种?在结构振动测试中,低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器及带阻滤波器。
应用较多的是低通滤波器,设置低通滤波器时,滤波器的上限频率不能大于采样频率的一半。
采样频率?采样间隔?波形采样是将连续信号通过采样转化为离散信号,相邻两个采样点之间的时间间隔为采22n n d -=ωω样间隔Δt ,其倒数为采样频率fs 。
采样定理?采样频率fs 必须大于被分析信号中最高频率的两倍以上,否则会产生频率混叠现象,即高频信号通过采样变成了低频信号。
快速离散傅里叶变换要求分析点数N 应为2的n 次方,如分析点数N 应为…、512、1024、2048、… 频率分辨率的表达式?频率分辨率: 如何利用幅频曲线测得衰减系数?由共振峰极值Hm 求得半功率点幅值 Hp=0.707Hm,再由半功率点Hp 的带宽求得衰减系数近似值: 画出简支梁前四阶振型图指出简支梁前四阶振型的模态节点的位置。
注意参考点或锤击点不能放在感兴趣振型的模态节点上。
锤击点不能放在跨中。
如果放在跨中,则无法激振出第二阶模态,同理如果放在1/4处将无法激振出第四阶模态简述光测力学的内容及光弹性实验的基本原理。
答:光测力学是应用光学的基本原理,结合力学的理论,通过数学的推演,以实验为手段,来测量物体中的应力、应变和位移等力学量,去研究和验证物体的变形机理和固有的力学行为。
光弹性实验的基本原理是利用偏振光通过在受力变形下发生人工双折射的透明模型,就能产生光学干涉条纹图形,分析这些干涉条纹的图形,可以计算出模型内部的应力大小和方向,然后按照力学的相似关系换算为实际结构物的应力。
简述光弹性实验的主要特点。
答:光弹性实验是利用光的双折射现象来可视化应力的一项实验技术,是光测力学中三维实验应力/应变分析的一种至今仍然十分有效的方法。
主要特点是能直观地通过光学图案观测到整个结构内部应力分布的全貌,尤其是能精确地观测到应力集中区域应力连续变化的情况,这对比较各种设计方案,校核原定的设计都是十分有用的。
它是一种全场性测量法,故用这种方法能了解到结构物内应力(或位移)分布的全貌,能清晰地反映出应力集中现象,立即得到应力集中系数.能容易地定出最大应力值及其所在位置,能方便地获得结构物的边界应力值。
直观性强。
一目了然。
可以逐点求出应力或位移,也可以求出任意位置处的应力或位移。
其次,可以足够精确地解决二维和三维模型的边界应力和内部任一截面的应力分布,尤其是解决内部应力的特点,实为其它实验方法所不能比拟的。
光弹实验还能圆满地解决自重应力问题。
ms f t f 21>∆=N f t N T f s=∆==∆11 2)(12ωω-≈n简述互补色的性质。
答:性质1:若互补二色相加,假如浓度相当,则混合成白色。
性质2:若互补二色中如有一色消失,则代替它而呈现的是另一互补色,该性质称为白光互补性质。
性质3:相邻两色混合和结果是介于该二色之间的一种颜色。
简述颜色与色光的定义及其区别。
答:颜色与色光是两个不同的物理概念。
色光是指由光波频率、波长所决定的光的颜色,如:红、橙、黄、绿、青、兰、紫、七色。
颜色是指对七色光的吸收和反射的结果给人的视觉产生的效果。
不能吸收或吸收较小,或反射的色光即为颜色,如红花就是吸收绿的色光.反射红的色光给人的视觉产生红色的效果。
两者的区别还表现在:1.两者组合的效果不同.如、七色光组合成白光,而七颜色组合成黑色;2.色光是由波长决定,固定不变的。
而颜色是不固定的。
只是对不同光波有固定的吸收和反射的光学特征。
如在红光下绿色呈黑色。
何谓“布鲁斯特”定律。
答:设光弹性模型为平面时,只要不超过模型材料的弹性极限,通过模型的光波按照模型材料的双折射性质将遵循下列两条规律:(1)光波垂直通过平面受力模型内任一点时,它只沿着这点的两个主应力方向分解并震动,且只在主应力平面内通过。
(2)两光波在两主应力平面内通过的速度不等,因而其折射率发生了改变,其变化量与主应力大小成线性关系。
何谓等色线及等倾线。
答:当用白光做光源时,这时干涉条纹是彩色带组成的,凡是n 值相等的谱线,条纹的颜色相同,也就是某一种入光波发生消光,则出现互补色,故称干涉条纹为等色线,等色线的光学含义是光程差相等的等值线,力学含义是主应力差相等的等值线。
由于max 121()2τσσ=-,故等色线又表示最大剪应力等值线.它是光弹性实验方法中最基本的资料。
等倾线的产生也可以从光学概念来理解,凡与主应力平面之一重合的起偏振振动平面上的光矢量,通过应力模型时,必不改变振动平面,但是这些点上的光线必为垂直正交的分析镜所挡住,故这些消光的点连成等倾线。
从物理意义来讲,等倾线是挡光造成的暗线,因此习惯上称为消光应改为挡光。
等倾线也是光弹实验中另一组最基本资料。
何谓“冻结”现象,简述其化学机理。
答: 环氧树脂在110℃条件下,弹性模量很小,相应很小的力就可以产生很大的变形,通过大量实验发现在保持荷载的状态下将温度缓慢下降至室温,然后卸去荷载,那么110℃条件下的应力状态将固结在模型内,这种现象称为冻结。
冻结的化学机理可粗略地理解为:环氧树脂属于高分子聚合物.它存在不可熔和可熔的两种分子键的网络,而且,不可熔的分子键在材料中相互建成的网络被可熔的分子键网络所填满。
在室温时,这两种网络都是固态的,所作用的荷载由两种网络共同承担。
所以弹性模量值很高,当温度上升后,可熔网络逐渐熔化而破坏,这时荷载主要是由不可熔的网络承担,由于全部荷载都由不可熔的网络来承担,所以弹性模量值很低。
若这时开始降温,则可熔网络又自行固化,并约束着已经变形的不可熔网络,直至室温。
即使卸去荷载,这一变形仍留在材料中。
即不可熔网络的变形被“冻结”下来了。
当适当控制切削加工温度时,“冻结”状态不受切削影响。
理想的光弹性材料应满足哪些要求?答:1.材料必须透明、均质、色浅、透明度好,在未受力前是各向同性的,受力后具有暂时双折射的效果;2.材料的光学灵敏度高,即材料条纹值低,弹性模量大,也就是E/f质量系数大,能形成清晰的条纹图案;3.初应力及残余应力小,且易于消除;4.力学蠕变和光学蠕变效应小,这在一定荷载作用下,条纹几乎不随时间而增加,时间、边缘效应很小;5.应力与应变,应力与条纹级数都有线性关系,且比例极限高;6.制造过程简易,易于机械加工成各种形状,价格低廉;7.尽可能满足各种实验的要求,例如变弹模,耐高温性能,光弹性特点,等等。
简述全息干涉法的特点。
答:普通透射光弹法中只能得到等色线和等倾线两组资料,为求得全部应力分量,需要补充一个条件,如采用剪应力差法等,但需要进行繁琐的计算工作,而全息照相与光弹性法相结合,即全息干涉法同时纪录等色线和等厚线的全息光弹性法,再加上等倾线数据,便可求得全部应力分量;应用全息光弹性法,不仅计算简单方便,而且所得的实验结果具有较高的精度。
简述全息照相的原理及特点。
答:全息照相的原理是利用光的干涉原理,利用两束光的干涉来记录被摄物体的信息,它不仅记录了物体光波的振幅,同时也记录了它的位相,再利用光的衍射现象,在一定条件下使物光再现,得到逼真的三维物像。
全息照相的特点:1.具有立体感;2.可分割性;3.可重叠记录。