Feladat: 60. fizika mérési feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Hopp Béla ,  Kánnár János ,  Komorowicz János ,  Sieben Nándor ,  Szövényi-Lux Mátyás 
Füzet: 1983/szeptember, 44 - 45. oldal  PDF file
Témakör(ök): Mechanikai mérés, Nyírás, csavarodás, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1983/február: 60. fizika mérési feladat

Mérjük meg a radírgumi nyírási modulusát!

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A legegyszerűbb mérés a nyírási modulus definícióján alapul. Ha egy téglatestre erőpárral hatunk úgy, hogy szemben levő lapjait ellentétes irányban a felülettel párhuzamosan akarjuk elmozdítani, akkor nyírást hozunk létre.
A nyírási modulust a γ=μF/A összefüggés határozza meg, ahol γ a téglatest deformáció utáni élszögeinek a derékszögtől mért eltérése radiánban, F az A nagyságú felületen ható erő értéke.
Komorowicz János (Budapest, Fazekas M. Gyak. Gimn., III. o. t.) az ábrán látható állványt készítette el.

A radírt két léc közé helyezte, mindkét lécre kis fadarabot szögelt, hogy az erőt ne csak a súrlódás szolgáltassa. Ezután két gumigyűrűvel összefogta a léceket, vigyázva, hogy a gumigyűrűk ne fejtsenek ki nyomóerőt.
Három egyforma radírt mért 5N,10N és 15N-os terhelésnél. Az adatokat a táblázat tartalmazza, feltüntetve a mért x értéket és a belőle számolt nyírási modulust. A radír mérete 16×26×38 mm, így a számoláshoz szükséges felület
A=16mm26 mm=4,1610-4 m2 és a deformáció γ=x38mm.
 

F(N)510151. radírx  (mm)5,59,513,4μ  (N/m2)82 90095 000100 1002. radírx  (mm)6,011,018,0μ  (N/m2)76 10082 90073 1003. radírx  (mm)6,010,215,5μ  (N/m2)76 10089 00085 900
 

A nyírási modulus értékei elég nagy szórást mutatnak. Ebből megállapíthatjuk, hogy
μ=85000N/m2±15%.
A nagy szórást nemcsak a mérés pontatlansága, hanem a gumi érdekes rugalmas viselkedése is okozta. A gumi esetében az alakváltozás mértéke nem arányos az alakváltoztató erővel, főleg ilyen nagy, néha már majdnem 50%-os deformációnál.
Több megoldó a rugalmas csavarást használta fel a nyírási modulus meghatározására. Természetesen ez a mérési módszer is teljes értékű.