卡文迪许扭秤实验计算原理

发布时间:2025-09-30 03:07:04 浏览次数:13

你好,卡文迪许扭秤实验是一种用于测量材料切变模量的实验方法。该实验仪器由两个平行金属圆盘组成,它们之间夹着一个被测试材料样品。其中一个圆盘被固定在支架上,而另一个圆盘通过一个细螺旋弹簧连接到一个转轴上。当固定圆盘旋转时,弹簧会发生扭曲,导致另一个圆盘也会旋转。

扭曲角度和扭矩之间的关系可以用以下公式表示:

T = Kθ

其中,T是扭矩,θ是扭曲角度,K是扭矩常数(也称为扭矩灵敏度),其单位是牛顿·米/弧度。

在卡文迪许扭秤实验中,测试材料样品通过夹在两个圆盘之间来扭曲弹簧。由于弹簧的扭曲导致圆盘的旋转,因此可以测量扭矩和扭曲角度之间的关系。通过测量扭曲角度和扭矩之间的关系,可以计算出测试材料的切变模量。

切变模量的计算公式为:

G = (2πL/T)(d^4/16J)

其中,L是测试材料样品的长度,d是测试材料样品的直径,J是测试材料样品的极性矩,可以通过以下公式计算:

J = πd^4/32

通过这些公式,可以计算出测试材料的切变模量,这是一种衡量材料抵抗扭曲的能力的物理量。

卡文迪许扭秤实验
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