應力、應變、楊氏模量—問題與解決方案

應力、應變、楊氏模量—問題與解決方案

1. 一條尼龍繩直徑為 2 毫米,受到 100 牛頓的拉力。求繩子的應力!

已知:

力(F) = 100 牛頓

直徑 (d) = 2 毫米 = 0.002 米

半徑 (r) = 1 毫米 = 0.001 米

需求:壓力

解決方案:

區域:

A = πr²

A = (3.14)(0.001 m) 2 = 0.00000314 m 2

A = 3.14 x 10 -6米2

壓力:

應力、應變、楊氏模數例題及解答 1

[內部審查程序]

2. 一條繩子原長100厘米,受到力拉動,繩子長度變化了2毫米。求繩子的應變!

已知:

原長度 (l₀ ) = 100 公分 = 1 米

長度變化量 (Δl) = 2 毫米 = 0.002 米

通緝:菌株

解決方案:

S線列車:

應力、應變、楊氏模數例題及解答 2

[內部審查程序]

3. 一條直徑 4 毫米的細繩,初始長度為 2 公尺。此細繩受到 200 牛頓的拉力。若細繩的最終長度為 2.02 米,求:(a) 應力;(b) 應變;(c) 楊氏模數。

已知:

直徑 (d) = 4 毫米 = 0.004 米

半徑 (r) = 2 毫米 = 0.002 米

面積 (A) = π r 2 = (3.14)(0.002 m) 2

面積 (A) = 0.00001256 平方公尺= 12.56 × 10⁻⁶平方米

力 (F) = 200 N

彈簧初始長度 (l₀ ) = 2 米

長度變化量 (Δl) = 2.02 – 2 = 0.02 米

求:(a)應力(b)應變(c)楊氏模量

解決方案:

(a)壓力

應力、應變、楊氏模數例題及解答 3

(b)壓力

應力、應變、楊氏模數例題及解答 4

(c)楊氏模量

應力、應變、楊氏模數例題及解答 5

[內部審查程序]

4. 一條繩子的直徑為 1 厘米,原長為 2 公尺。繩子受到 200 牛頓的拉力。求繩子長度的變化量!繩子的楊氏模量為 5 × 10⁹牛頓/米²

已知:

楊氏模數 (E) = 5 × 10⁹ N / m²

原長度 (l₀ ) = 2 米

力 (F) = 200 N

直徑 (d) = 1 公分 = 0.01 米

半徑 (r) = 0.5 公分 = 0.005 公尺 = 5 × 10⁻³米

面積 (A) = π r 2 = (3.14)(5 x 10 -3 m) 2 = (3.14)(25 x 10 -6 m 2 )

面積 (A) = 78.5 × 10⁻⁶ m² = 7.85 × 10⁻⁵ m²

所需值:長度變化量(Δl)

解決方案:

楊氏模量公式:

應力、應變、楊氏模數例題及解答 6

長度變化:

應力、應變、楊氏模數例題及解答 7

[內部審查程序]

5. 一塊高5公尺、單位面積為3公尺的混凝土柱支撐著30,000公斤的物體。求:(a) 應力;(b) 應變;(c) 高度變化。重力加速度(g) = 10 m/s² ;混凝土的楊氏模數 = 20 × 10⁹ N / m²

已知:

混凝土的楊氏模數 = 20 × 10⁹ N / m²

初始高度(l₀ )= 5 米

單位面積 (A) = 3平方米

重量(w) = mg = (30,000)(10) = 300,000 N

需要:(a)壓力(b)應變(c)高度的變化!

解決方案:

(a)壓力

應力、應變、楊氏模數例題及解答 8

(b)壓力

應力、應變、楊氏模數例題及解答 9

(c)高度變化

應力、應變、楊氏模數例題及解答 10

[內部審查程序]

  1. 胡克定律
  2. 應力、應變、楊氏模量

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