
,其中Y是由材料本身决定的常数,在材料力学中称为杨氏模量。 ①杨氏模量Y的单位是__。 A. N B. m C. N/m D. N/m2 E. k值与(1)中弹簧的劲度系数相同,该橡皮筋的原长为10.0cm,横截面积为1.0mm2,则可知该橡皮筋的杨氏模量Y的大小为______(结果保留两位有效数字)。
我们先一步步分析。
第①问:
杨氏模量 Y 的定义是:
Y=应变应力=ΔL/L0F/A
应力单位:N/m2(帕斯卡,Pa)。
应变无量纲。
所以 Y 单位也是 N/m2。
因此选 D。
第②问:
题中说“k 值与(1)中弹簧的劲度系数相同”,这里(1)虽然没有给出,但一般上下文是已知 k,可能题目中前面的数据是 k=50 N/m 之类的常用示例。
不过我们先用符号推导,再假设常见值,或从常理推断原题中(1)的 k 值。
杨氏模量 Y 与劲度系数 k 的关系是:
对于一个均匀截面的长条材料(长 L0、截面积 A):
k=ΔLF=L0YA
所以:
Y=AkL0
已知:
L0=10.0 cm=0.100 m
A=1.0 mm2=1.0×10−6 m2
需要 k。假设原题(1)部分给出的 k 常见值是 50 N/m,很多习题会这样设。
Y=1.0×10−650×0.100=1.0×10−65.0=5.0×106 N/m2
换算成科学计数法保留两位有效数字:
5.0×106 Pa
如果是其他 k 值,也可同理算。
若(1)中 k=20 N/m,则 Y=2.0×106 Pa。
但常见橡皮筋杨氏模量约 106 Pa 量级,所以 k 可能在 20 N/m 左右更合理。
我这里按常见习题推测 k=20 N/m。
最终答案:
① D
② 2.0×106 N/m2(假设 k=20 N/m 时)
如果原题(1)给出的是其他 k 值,只需代入 Y=1.0×10−6k×0.100 计算即可。
需要我帮你根据原题(1)中 k 的具体数值重新算一次吗?