Содержимое курса
Additional and Extra materials
Here you can find different useful links, books and worksheets
0/6
General physics
🎯 Learning Objectives
  • 6.1.5 Define and use the terms stress, strain, and the Young modulus.
  • 6.1.6 Describe an experiment to determine the Young modulus of a metal in the form of a wire.
  • Calculate stress, strain, and Young’s modulus from given data.
  • Interpret stress-strain graphs.
  • Understand the concepts of elastic limit, tensile stress, and tensile strain.
🗣️ Language Objectives
  • Students will be able to define key vocabulary related to material properties (stress, strain, Young’s modulus, tensile, elastic limit) in English.
  • Students will be able to explain the relationship between stress and strain for a material in English.
  • Students will be able to describe the experimental procedure for determining Young’s modulus in English.
  • Students will be able to discuss results and sources of error in the Young’s modulus experiment in English.
🔑 Key Terms / Негізгі терминдер / Ключевые термины

Familiarize yourself with these essential terms for understanding the mechanical properties of materials.

English TermРусский переводҚазақша аудармасы
Stress (Tensile Stress, σ)Напряжение (Растягивающее напряжение, σ)Кернеу (Созылу кернеуі, σ)
Strain (Tensile Strain, ε)Деформация (Растягивающая деформация, ε)Деформация (Созылу деформациясы, ε)
Young Modulus (E)Модуль Юнга (E)Юнг модулі (E)
Force (F)Сила (F)Күш (F)
Area (A) (Cross-sectional Area)Площадь (A) (Площадь поперечного сечения)Аудан (A) (Көлденең қимасының ауданы)
Extension (ΔL or x or e)Удлинение (ΔL или x или e)Ұзару (ΔL немесе x немесе e)
Original Length (L0 or L)Начальная длина (L0 или L)Бастапқы ұзындық (L0 немесе L)
Elastic LimitПредел упругостиСерпімділік шегі
Plastic DeformationПластическая деформацияПластикалық деформация
TensileРастягивающийСозылу
BrittleХрупкийМорт
DuctileПластичный (Тягучий)Иілгіш (Созылғыш)
🃏 Flashcards: Solidify Your Terms!

Use online flashcards to master these terms. Search for «Stress Strain Young’s Modulus Physics» on Quizlet.

Search for Stress & Strain Flashcards on Quizlet

Embedding Example (replace with actual Quizlet embed code):

<!-- <iframe src="https://quizlet.com/your-set-id/flashcards/embed" height="500" width="100%" style="border:0;"></iframe> -->

Study Tip: Focus not just on the definitions, but also on the units for each term and how they relate to each other.

📖 Glossary / Глоссарий

Stress (σ): The force applied per unit cross-sectional area of a material. It measures the internal forces that molecules within a continuous material ***-exert-*** on each other. Formula: σ = F/A. Units: Pascals (Pa) or N/m2.

Translation / Аударма / Перевод
Қазақша: Кернеу (σ) – материалдың бірлік көлденең қима ауданына түсірілген күш. Ол үздіксіз материал ішіндегі молекулалардың бір-біріне әсер ететін ішкі күштерін өлшейді. Формуласы: σ = F/A. Өлшем бірлігі: Паскаль (Па) немесе Н/м2.

Русский: Напряжение (σ) – сила, приложенная на единицу площади поперечного сечения материала. Оно измеряет внутренние силы, которые молекулы внутри сплошного материала оказывают друг на друга. Формула: σ = F/A. Единицы измерения: Паскали (Па) или Н/м2.

Strain (ε): The measure of ***-deformation-*** of a material in response to stress. For tensile strain, it is the ratio of the extension (ΔL) to the original length (L0). Formula: ε = ΔL/L0. Strain is a dimensionless quantity (it has no units).

Translation / Аударма / Перевод
Қазақша: Деформация (ε) – кернеу әсерінен материалдың деформациялану өлшемі. Созылу деформациясы үшін бұл ұзарудың (ΔL) бастапқы ұзындыққа (L0) қатынасы. Формуласы: ε = ΔL/L0. Деформация – өлшемсіз шама (оның өлшем бірлігі жоқ).

Русский: Деформация (ε) – мера деформации материала в ответ на напряжение. Для растягивающей деформации это отношение удлинения (ΔL) к первоначальной длине (L0). Формула: ε = ΔL/L0. Деформация – безразмерная величина (не имеет единиц измерения).

Young Modulus (E): A measure of the ***-stiffness-*** of a solid material. It is defined as the ratio of stress (σ) to strain (ε) in the elastic region of deformation. Formula: E = σ/ε. Units: Pascals (Pa) or N/m2.

Translation / Аударма / Перевод
Қазақша: Юнг модулі (E) – қатты материалдың қатаңдығының өлшемі. Ол деформацияның серпімді аймағындағы кернеудің (σ) деформацияға (ε) қатынасы ретінде анықталады. Формуласы: E = σ/ε. Өлшем бірлігі: Паскаль (Па) немесе Н/м2.

Русский: Модуль Юнга (E) – мера жёсткости твёрдого материала. Он определяется как отношение напряжения (σ) к деформации (ε) в упругой области деформации. Формула: E = σ/ε. Единицы измерения: Паскали (Па) или Н/м2.

Elastic Limit: The maximum stress a material can ***-withstand-*** without permanent deformation. If stress exceeds the elastic limit, the material will not return to its original shape when the stress is removed.

Translation / Аударма / Перевод
Қазақша: Серпімділік шегі – материалдың тұрақты деформациясыз шыдай алатын максималды кернеуі. Егер кернеу серпімділік шегінен асып кетсе, кернеу алынып тасталғанда материал бастапқы пішініне оралмайды.

Русский: Предел упругости – максимальное напряжение, которое материал может выдержать без остаточной деформации. Если напряжение превышает предел упругости, материал не вернется к своей первоначальной форме после снятия напряжения.

Tensile: Relating to tension; caused by pulling forces that tend to ***-stretch-*** a material.

Translation / Аударма / Перевод
Қазақша: Созылу – созуға қатысты; материалды созуға бейім тарту күштерінен туындаған.

Русский: Растягивающий – относящийся к растяжению; вызванный растягивающими силами, которые стремятся растянуть материал.

📚 Theory: Stress, Strain, and Young's Modulus

Content adapted from A-Level Physics resources (e.g., SaveMyExams, OpenStax).

When forces are applied to a solid object, the object can deform. The way a material responds to such forces is described by concepts like stress, strain, and the Young modulus. These are crucial for understanding the ***-mechanical properties-*** of materials.

Stress (σ)

Tensile stress is defined as the force acting per unit cross-sectional area when a material is stretched by a force.

σ = F / A

Where:

  • σ (sigma) = stress, measured in Pascals (Pa) or N/m2
  • F = applied force, measured in Newtons (N)
  • A = cross-sectional area, measured in square meters (m2)

Stress is a measure of how ***-concentrated-*** a force is over an area. A larger force or a smaller area will result in higher stress.

Strain (ε)

Tensile strain is the fractional change in length of a material when it is stretched. It is a measure of how much the material deforms relative to its original size.

ε = ΔL / L0

Where:

  • ε (epsilon) = strain (dimensionless)
  • ΔL = extension or change in length, measured in meters (m)
  • L0 = original length, measured in meters (m)

Since strain is a ratio of two lengths, it has no units.

Young Modulus (E)

The Young modulus (also known as the modulus of elasticity) is a measure of a material’s stiffness or ***-resistance-*** to elastic deformation under tensile or compressive stress. It is defined as the ratio of stress to strain, provided the elastic limit is not exceeded (i.e., within the region where Hooke’s Law is obeyed).

E = σ / ε

Substituting the formulas for stress and strain:

E = (F/A) / (ΔL/L0) = (F * L0) / (A * ΔL)

Where:

  • E = Young modulus, measured in Pascals (Pa) or N/m2 (same units as stress)

A material with a high Young modulus is stiff (e.g., steel), meaning it requires a large stress to produce a small strain. A material with a low Young modulus is more flexible (e.g., rubber).

The Stress-Strain Graph

A graph of stress against strain for a material shows its behavior under load.

Typical Stress-Strain Graph for a Ductile Metal

(You should replace this with an actual diagram of a stress-strain graph, showing the elastic region, yield point, plastic region, and breaking point).

Key points on a typical stress-strain graph for a ductile metal include:

  • Limit of Proportionality (P): The point up to which stress is directly proportional to strain (Hooke’s Law is obeyed). The graph is a straight line.
  • Elastic Limit (E): The maximum stress that can be applied to a material without causing permanent deformation. If the stress is removed before this point, the material returns to its original length. Very close to P.
  • Yield Point (Y): The point at which the material starts to undergo significant plastic (permanent) deformation with little or no increase in stress. Some materials show distinct upper and lower yield points.
  • Ultimate Tensile Strength (UTS): The maximum stress the material can withstand before it starts to neck (narrow) and eventually fracture.
  • Breaking Point / Fracture Point (B): The point at which the material breaks.

The ***-gradient-*** of the linear part of the stress-strain graph (up to the limit of proportionality) is equal to the Young modulus (E).

Experiment to Determine the Young Modulus of a Metal in the Form of a Wire

The Young modulus of a metal wire can be determined using an apparatus like Searle’s apparatus or a similar setup.

Diagram of Searle's Apparatus or similar experimental setup for Young's Modulus of a wire

(Replace this with an actual diagram of the experimental setup, e.g., Searle’s apparatus or a simple setup with a clamped wire, weights, and a way to measure extension.)

The procedure involves:

  1. Setup:
    • A long wire (test wire) is clamped firmly at one end. A reference wire of the same material and length may be used alongside to compensate for thermal expansion or sagging of the support.
    • A scale (often a micrometer screw gauge or a spirit level arrangement with a micrometer for measuring small extensions – as in Searle’s apparatus) is used to measure the extension of the wire.
    • A known load (weights) is applied to the free end of the test wire, usually via a hanger.
  2. Measurements:
    • Original Length (L0): Measure the length of the wire from the clamp to the point where the extension is measured, using a meter rule. This should be done carefully.
    • Diameter (d) of the wire: Measure the diameter of the wire at several points along its length and in different orientations using a micrometer screw gauge. Calculate the average diameter to determine the cross-sectional area (A = π(d/2)2 = πd2/4). ***-Accuracy-*** here is crucial as ‘d’ is squared.
    • Applied Force (F): Apply a series of known weights (masses ‘m’) to the wire. The force is F = mg, where g is the acceleration due to gravity.
    • Extension (ΔL): For each applied force, measure the corresponding extension of the wire. It’s good practice to load and unload the wire a few times initially to remove kinks. Take readings for increasing loads and then for decreasing loads to check for hysteresis or permanent deformation.
  3. Calculations:
    • For each pair of F and ΔL values, calculate stress (σ = F/A) and strain (ε = ΔL/L0).
    • Plot a graph of stress (y-axis) against strain (x-axis).
    • The gradient of the initial linear portion of this graph is the Young modulus (E).

      Alternatively, if you plot F against ΔL, the gradient is (E A / L0). So, E = (gradient * L0) / A.
  4. Precautions and Sources of Error:
    • Ensure the wire is straight and free from kinks.
    • Avoid exceeding the elastic limit to prevent permanent deformation.
    • Measure the diameter carefully at multiple points. Parallax error should be avoided when reading scales.
    • Use a long wire to produce a larger, more measurable extension for a given load, reducing percentage uncertainty in ΔL.
    • The support must be rigid.
Теорияның қазақша аудармасы / Kazakh Translation of Theory

Қатты денеге күш түсірілгенде, дене деформациялануы мүмкін. Материалдың мұндай күштерге реакциясы кернеу, деформация және Юнг модулі сияқты ұғымдармен сипатталады. Бұл материалдардың механикалық қасиеттерін түсіну үшін өте маңызды.

Кернеу (σ)

Созылу кернеуі – материал күшпен созылғанда бірлік көлденең қима ауданына әсер ететін күш ретінде анықталады.

σ = F / A

Мұндағы:

  • σ (сигма) = кернеу, Паскальмен (Па) немесе Н/м2 өлшенеді
  • F = қолданылған күш, Ньютонмен (Н) өлшенеді
  • A = көлденең қима ауданы, шаршы метрмен (м2) өлшенеді

Кернеу – күштің ауданға қаншалықты шоғырланғанын білдіреді. Үлкен күш немесе кіші аудан жоғары кернеуге әкеледі.

Деформация (ε)

Созылу деформациясы – материал созылғанда оның ұзындығының үлестік өзгеруі. Бұл материалдың бастапқы өлшеміне қатысты қаншалықты деформацияланғанының өлшемі.

ε = ΔL / L0

Мұндағы:

  • ε (эпсилон) = деформация (өлшемсіз)
  • ΔL = ұзару немесе ұзындықтың өзгеруі, метрмен (м) өлшенеді
  • L0 = бастапқы ұзындық, метрмен (м) өлшенеді

Деформация екі ұзындықтың қатынасы болғандықтан, оның өлшем бірлігі жоқ.

Юнг модулі (E)

Юнг модулі (серпімділік модулі деп те аталады) – материалдың созылу немесе сығылу кернеуі кезінде серпімді деформацияға қатаңдығының немесе қарсылығының өлшемі. Ол серпімділік шегінен аспаған жағдайда (яғни, Гук заңына бағынатын аймақта) кернеудің деформацияға қатынасы ретінде анықталады.

E = σ / ε

Кернеу мен деформация формулаларын алмастырсақ:

E = (F/A) / (ΔL/L0) = (F * L0) / (A * ΔL)

Мұндағы:

  • E = Юнг модулі, Паскальмен (Па) немесе Н/м2 өлшенеді (кернеумен бірдей өлшем бірлігі)

Юнг модулі жоғары материал қатаң болады (мысалы, болат), яғни кіші деформацияны тудыру үшін үлкен кернеу қажет. Юнг модулі төмен материал иілгіш болады (мысалы, резеңке).

Кернеу-деформация графигі

Материал үшін кернеудің деформацияға тәуелділік графигі оның жүктеме кезіндегі мінез-құлқын көрсетеді.

(Мұнда созылғыш металл үшін кернеу-деформация графигінің диаграммасын ауыстыру керек, серпімді аймақты, ағу шегін, пластикалық аймақты және үзілу нүктесін көрсетіп.)

Созылғыш металл үшін типтік кернеу-деформация графигіндегі негізгі нүктелер:

  • Пропорционалдық шегі (P): Кернеу деформацияға тікелей пропорционал болатын нүкте (Гук заңы сақталады). График түзу сызық.
  • Серпімділік шегі (E): Материалға тұрақты деформация тудырмай қолдануға болатын максималды кернеу. Егер кернеу осы нүктеге дейін алынып тасталса, материал бастапқы ұзындығына оралады. P-ға өте жақын.
  • Ағу шегі (Y): Материалдың кернеудің аз немесе мүлдем артпауымен айтарлықтай пластикалық (тұрақты) деформацияға ұшырай бастайтын нүктесі. Кейбір материалдарда айқын жоғарғы және төменгі ағу шектері байқалады.
  • Шекті созылу беріктігі (UTS): Материал мойын түзіп (жіңішкеріп) және ақыр соңында үзілгенге дейін шыдай алатын максималды кернеу.
  • Үзілу нүктесі (B): Материал үзілетін нүкте.

Кернеу-деформация графигінің сызықтық бөлігінің (пропорционалдық шегіне дейін) градиенті Юнг модуліне (E) тең.

Сым түріндегі металдың Юнг модулін анықтау эксперименті

Металл сымның Юнг модулін Серль аппараты немесе ұқсас қондырғы арқылы анықтауға болады.

(Мұны Юнг модулін анықтауға арналған эксперименттік қондырғының нақты диаграммасымен ауыстырыңыз, мысалы, Серль аппараты немесе қысқышпен бекітілген сым, жүктер және ұзаруды өлшеу тәсілі бар қарапайым қондырғы.)

Процедура мыналарды қамтиды:

  1. Қондырғы:
    • Ұзын сым (зерттелетін сым) бір ұшынан мықтап бекітіледі. Термиялық кеңеюді немесе тіректің майысуын компенсациялау үшін бірдей материалдан жасалған және бірдей ұзындықтағы салыстыру сымы қолданылуы мүмкін.
    • Сымның ұзаруын өлшеу үшін шкала (көбінесе микрометрлік бұранда немесе микрометрі бар деңгейлегіш құрылғысы – Серль аппаратындағыдай) қолданылады.
    • Зерттелетін сымның бос ұшына, әдетте ілгіш арқылы, белгілі бір жүк (салмақтар) ілінеді.
  2. Өлшеулер:
    • Бастапқы ұзындық (L0): Сымның ұзындығын қысқыштан ұзару өлшенетін нүктеге дейін метрлік сызғышпен өлшеңіз. Мұны мұқият жасау керек.
    • Сымның диаметрі (d): Сымның диаметрін оның ұзындығы бойымен бірнеше нүктеде және әртүрлі бағытта микрометрлік бұрандамен өлшеңіз. Көлденең қима ауданын (A = π(d/2)2 = πd2/4) анықтау үшін орташа диаметрді есептеңіз. Мұндағы дәлдік өте маңызды, себебі ‘d’ квадратталады.
    • Қолданылған күш (F): Сымға белгілі бір салмақтарды (массасы ‘m’) іліңіз. Күш F = mg, мұндағы g – еркін түсу үдеуі.
    • Ұзару (ΔL): Әрбір қолданылған күш үшін сымның сәйкес ұзаруын өлшеңіз. Бастапқыда иілімдерді кетіру үшін сымды бірнеше рет жүктеп, жүгін алу жақсы тәжірибе болып табылады. Гистерезисті немесе тұрақты деформацияны тексеру үшін артып келе жатқан жүктер үшін, содан кейін азайып келе жатқан жүктер үшін көрсеткіштерді алыңыз.
  3. Есептеулер:
    • F және ΔL мәндерінің әрбір жұбы үшін кернеуді (σ = F/A) және деформацияны (ε = ΔL/L0) есептеңіз.
    • Кернеудің (y-осі) деформацияға (x-осі) тәуелділік графигін салыңыз.
    • Осы графиктің бастапқы сызықтық бөлігінің градиенті Юнг модулі (E) болып табылады.

      Немесе, егер F-тің ΔL-ге тәуелділік графигін салсаңыз, градиент (E A / L0) болады. Сонымен, E = (градиент * L0) / A.
  4. Сақтық шаралары және қателік көздері:
    • Сымның түзу және иілімдерсіз болуын қамтамасыз етіңіз.
    • Тұрақты деформацияны болдырмау үшін серпімділік шегінен асып кетуден аулақ болыңыз.
    • Диаметрді бірнеше нүктеде мұқият өлшеңіз. Шкалаларды оқығанда параллакс қателігінен аулақ болу керек.
    • Берілген жүк үшін үлкенірек, өлшенетін ұзаруды алу үшін ұзын сымды пайдаланыңыз, бұл ΔL-дегі пайыздық белгісіздікті азайтады.
    • Тірек қатаң болуы керек.
Теория на русском языке / Russian Translation of Theory

Когда к твердому телу прилагаются силы, оно может деформироваться. Способ, которым материал реагирует на такие силы, описывается такими понятиями, как напряжение, деформация и модуль Юнга. Они имеют решающее значение для понимания механических свойств материалов.

Напряжение (σ)

Растягивающее напряжение определяется как сила, действующая на единицу площади поперечного сечения, когда материал растягивается силой.

σ = F / A

Где:

  • σ (сигма) = напряжение, измеряется в Паскалях (Па) или Н/м2
  • F = приложенная сила, измеряется в Ньютонах (Н)
  • A = площадь поперечного сечения, измеряется в квадратных метрах (м2)

Напряжение – это мера того, насколько сконцентрирована сила на площади. Большая сила или меньшая площадь приведут к более высокому напряжению.

Деформация (ε)

Растягивающая деформация – это относительное изменение длины материала при его растяжении. Это мера того, насколько материал деформируется относительно своего первоначального размера.

ε = ΔL / L0

Где:

  • ε (эпсилон) = деформация (безразмерная)
  • ΔL = удлинение или изменение длины, измеряется в метрах (м)
  • L0 = первоначальная длина, измеряется в метрах (м)

Поскольку деформация является отношением двух длин, она не имеет единиц измерения.

Модуль Юнга (E)

Модуль Юнга (также известный как модуль упругости) – это мера жесткости материала или его сопротивления упругой деформации под действием растягивающего или сжимающего напряжения. Он определяется как отношение напряжения к деформации, при условии, что предел упругости не превышен (т.е. в области, где выполняется закон Гука).

E = σ / ε

Подставляя формулы для напряжения и деформации:

E = (F/A) / (ΔL/L0) = (F * L0) / (A * ΔL)

Где:

  • E = модуль Юнга, измеряется в Паскалях (Па) или Н/м2 (те же единицы, что и у напряжения)

Материал с высоким модулем Юнга является жестким (например, сталь), что означает, что для создания небольшой деформации требуется большое напряжение. Материал с низким модулем Юнга более гибок (например, резина).

График «напряжение-деформация»

График зависимости напряжения от деформации для материала показывает его поведение под нагрузкой.

(Замените это фактической диаграммой графика «напряжение-деформация», показывающей упругую область, предел текучести, пластическую область и точку разрушения).

Ключевые точки на типичном графике «напряжение-деформация» для пластичного металла включают:

  • Предел пропорциональности (P): Точка, до которой напряжение прямо пропорционально деформации (выполняется закон Гука). График представляет собой прямую линию.
  • Предел упругости (E): Максимальное напряжение, которое может быть приложено к материалу без возникновения остаточной деформации. Если напряжение снимается до этой точки, материал возвращается к своей первоначальной длине. Очень близко к P.
  • Предел текучести (Y): Точка, в которой материал начинает подвергаться значительной пластической (остаточной) деформации при незначительном увеличении или без увеличения напряжения. Некоторые материалы показывают отчетливые верхний и нижний пределы текучести.
  • Предел прочности на растяжение (UTS): Максимальное напряжение, которое материал может выдержать до того, как он начнет образовывать шейку (сужаться) и в конечном итоге разрушаться.
  • Точка разрушения (B): Точка, в которой материал разрушается.

Градиент линейной части графика «напряжение-деформация» (до предела пропорциональности) равен модулю Юнга (E).

Эксперимент по определению модуля Юнга металла в виде проволоки

Модуль Юнга металлической проволоки можно определить с помощью аппарата Серля или аналогичной установки.

(Замените это фактической диаграммой экспериментальной установки, например, аппарата Серля или простой установки с зажатой проволокой, грузами и способом измерения удлинения.)

Процедура включает в себя:

  1. Установка:
    • Длинная проволока (испытуемая проволока) прочно зажимается на одном конце. Эталонная проволока из того же материала и той же длины может использоваться параллельно для компенсации теплового расширения или провисания опоры.
    • Для измерения удлинения проволоки используется шкала (часто микрометрический винт или устройство с уровнем и микрометром для измерения малых удлинений – как в аппарате Серля).
    • К свободному концу испытуемой проволоки, обычно через подвес, прикладывается известная нагрузка (грузы).
  2. Измерения:
    • Начальная длина (L0): Измерьте длину проволоки от зажима до точки, где измеряется удлинение, с помощью метровой линейки. Это следует делать осторожно.
    • Диаметр (d) проволоки: Измерьте диаметр проволоки в нескольких точках вдоль ее длины и в разных ориентациях с помощью микрометрического винта. Рассчитайте средний диаметр для определения площади поперечного сечения (A = π(d/2)2 = πd2/4). Точность здесь крайне важна, так как ‘d’ возводится в квадрат.
    • Приложенная сила (F): Приложите к проволоке серию известных грузов (массы ‘m’). Сила F = mg, где g – ускорение свободного падения.
    • Удлинение (ΔL): Для каждой приложенной силы измерьте соответствующее удлинение проволоки. Хорошей практикой является первоначальная нагрузка и разгрузка проволоки несколько раз для устранения перегибов. Снимайте показания для возрастающих нагрузок, а затем для убывающих, чтобы проверить наличие гистерезиса или остаточной деформации.
  3. Расчеты:
    • Для каждой пары значений F и ΔL рассчитайте напряжение (σ = F/A) и деформацию (ε = ΔL/L0).
    • Постройте график зависимости напряжения (ось Y) от деформации (ось X).
    • Градиент начальной линейной части этого графика равен модулю Юнга (E).

      В качестве альтернативы, если вы строите график F от ΔL, градиент равен (E A / L0). Таким образом, E = (градиент * L0) / A.
  4. Меры предосторожности и источники ошибок:
    • Убедитесь, что проволока прямая и без перегибов.
    • Избегайте превышения предела упругости, чтобы предотвратить остаточную деформацию.
    • Тщательно измеряйте диаметр в нескольких точках. Следует избегать ошибки параллакса при чтении шкал.
    • Используйте длинную проволоку для получения большего, более измеримого удлинения для данной нагрузки, что снижает процентную неопределенность в ΔL.
    • Опора должна быть жесткой.

Questions on the Theory:

  1. (Easy) What are the standard SI units for stress and Young’s Modulus?
    Answer
    Pascals (Pa) or Newtons per square meter (N/m2).
  2. (Medium) Explain why strain is a dimensionless quantity.
    Answer
    Strain is calculated as the ratio of the change in length (extension, ΔL) to the original length (L0). Since both ΔL and L0 are measured in units of length (e.g., meters), the units cancel out in the division (m/m = 1). Therefore, strain is a dimensionless quantity.
  3. (Medium) In an experiment to determine Young’s Modulus for a wire, why is it preferable to use a long wire and measure the diameter at multiple points?
    Answer
    Using a long wire is preferable because for a given stress (applied force), a longer wire will produce a larger, more easily measurable extension (ΔL). This reduces the percentage uncertainty in the measurement of ΔL.
    Measuring the diameter at multiple points and averaging is important because the wire’s diameter may not be perfectly uniform. Since the cross-sectional area (A = πd2/4) depends on the square of the diameter, any small error in ‘d’ is magnified. Averaging helps to get a more representative value for the diameter and thus a more accurate cross-sectional area, leading to a more accurate Young’s Modulus value.
  4. (Hard — Critical Thinking) Two wires, A and B, are made of the same material and have the same original length. Wire A has twice the diameter of wire B. If both wires are subjected to the same tensile force (load), how will the extension of wire A compare to the extension of wire B? Justify your answer using the formula for Young’s Modulus.
    Answer
    Let L0 be the original length and F be the tensile force, both same for A and B.
    Let E be the Young’s Modulus, same for both as they are of the same material.
    Diameter of A (dA) = 2 * Diameter of B (dB).
    Area A (AA) = π(dA/2)2 = π(2dB/2)2 = πdB2.
    Area B (AB) = π(dB/2)2 = πdB2/4.
    So, AA = 4 * AB.

    Young’s Modulus E = (F * L0) / (A * ΔL).
    Rearranging for extension ΔL: ΔL = (F * L0) / (A * E).

    For wire A: ΔLA = (F * L0) / (AA * E)
    For wire B: ΔLB = (F * L0) / (AB * E)

    Since AA = 4AB, we can substitute this into the equation for ΔLA:
    ΔLA = (F * L0) / (4AB * E)
    ΔLA = (1/4) * [(F * L0) / (AB * E)] ΔLA = (1/4) * ΔLB.

    Therefore, the extension of wire A will be one-fourth (1/4) the extension of wire B.
    Wire A is thicker, so it has a larger cross-sectional area. For the same force, this means lower stress on wire A. Since it’s the same material (same E), lower stress results in lower strain, and thus less extension.

🧠 Exercises on Memorization of Terms

Fill in the blanks with the appropriate terms:

  1. The ratio of force to cross-sectional area is called _______________.
    Answer
    stress
  2. _______________ is defined as the change in length per unit original length.
    Answer
    Strain
  3. The stiffness of a material is quantified by its _______________.
    Answer
    Young Modulus
  4. If a material returns to its original shape after a deforming force is removed, it was deformed within its _______________.
    Answer
    elastic limit
  5. The units for Young Modulus are the same as for _______________.
    Answer
    stress (Pascals or N/m2)

Match the term with its description:

  1. Stress (σ)
  2. Strain (ε)
  3. Young Modulus (E)
  4. Elastic Limit

A) Ratio of extension to original length.
B) Maximum stress before permanent deformation occurs.
C) Force per unit cross-sectional area.
D) Ratio of stress to strain in the elastic region.

Answers
1 — C
2 — A
3 — D
4 — B
📺 Video Explanation: Understanding Material Properties

Watch this video to visualize stress, strain, Young’s Modulus, and the experiment:

Description: This video (example) explains the concepts of stress, strain, and Young’s Modulus, often including graphical representations and experimental considerations relevant to A-Level Physics.

Further Watching — Similar Topics:

💡 Solved Examples / Есептердің шешуінің мысалдары / Примеры решения задач

Work through these examples to apply your understanding.

Example 1: Calculating Stress, Strain, and Young’s Modulus

A metal wire of length 2.50 m and diameter 0.80 mm is stretched by a force of 60 N. The wire extends by 1.5 mm. Calculate:

a) The stress in the wire.

b) The strain in the wire.

c) The Young modulus of the metal.

Diagram of a wire with length, diameter, force, and extension indicated

Textual Pronunciation of Solution (English)Brief Solution Steps (English)
Show Textual Pronunciation

First, list the given quantities and convert them to SI units.
Original length L_zero equals two point five zero meters.
Diameter d equals zero point eight zero millimeters, which is zero point eight zero times ten to the power of minus three meters.
Radius r equals d divided by two, which is zero point four zero times ten to the power of minus three meters.
Force F equals sixty Newtons.
Extension delta L equals one point five millimeters, which is one point five times ten to the power of minus three meters.

Part a: Calculate the stress.
Stress sigma equals Force F divided by Area A.
First, calculate the cross-sectional area A. A equals pi times r squared.
A equals pi times (zero point four zero times ten to the power of minus three meters) squared.
A equals pi times zero point one six times ten to the power of minus six square meters.
A is approximately five point zero two six five times ten to the power of minus seven square meters.
Now, stress sigma equals sixty Newtons divided by five point zero two six five times ten to the power of minus seven square meters.
Sigma is approximately one point one nine three seven times ten to the power of eight Pascals, or one hundred nineteen point three seven MegaPascals.

Part b: Calculate the strain.
Strain epsilon equals extension delta L divided by original length L_zero.
Epsilon equals one point five times ten to the power of minus three meters divided by two point five zero meters.
Epsilon equals zero point zero zero zero six, or six point zero times ten to the power of minus four. Strain has no units.

Part c: Calculate the Young modulus.
Young modulus E equals stress sigma divided by strain epsilon.
E equals one point one nine three seven times ten to the power of eight Pascals divided by six point zero times ten to the power of minus four.
E is approximately one point nine eight nine five times ten to the power of eleven Pascals, or about one hundred ninety-nine GigaPascals.

Show Brief Solution

Given:

  • L0 = 2.50 m
  • d = 0.80 mm = 0.80 × 10-3 m => r = 0.40 × 10-3 m
  • F = 60 N
  • ΔL = 1.5 mm = 1.5 × 10-3 m

a) Stress (σ):

  1. Calculate Area (A): A = πr2 = π(0.40 × 10-3 m)2 ≈ 5.0265 × 10-7 m2
  2. Calculate Stress: σ = F/A = 60 N / (5.0265 × 10-7 m2) ≈ 1.194 × 108 Pa (or 119.4 MPa)

b) Strain (ε):

  1. Calculate Strain: ε = ΔL/L0 = (1.5 × 10-3 m) / 2.50 m = 6.0 × 10-4

c) Young Modulus (E):

  1. Calculate Young Modulus: E = σ/ε = (1.194 × 108 Pa) / (6.0 × 10-4) ≈ 1.99 × 1011 Pa (or 199 GPa)

Answer:
a) Stress ≈ 119 MPa
b) Strain = 6.0 × 10-4
c) Young Modulus ≈ 199 GPa


Example 2: Finding Extension

A steel rod has a Young’s modulus of 2.0 × 1011 Pa and a cross-sectional area of 0.50 cm2. Its original length is 3.0 m. What tensile force would be required to stretch the rod by 0.30 mm?

Diagram of a steel rod with dimensions

Textual Pronunciation of Solution (English)Brief Solution Steps (English)
Show Textual Pronunciation

List the given quantities and convert them to SI units.
Young’s Modulus E equals two point zero times ten to the power of eleven Pascals.
Cross-sectional area A equals zero point five zero square centimeters.
To convert square centimeters to square meters, multiply by (ten to the power of minus two) squared, which is ten to the power of minus four.
So, A equals zero point five zero times ten to the power of minus four square meters.
Original length L_zero equals three point zero meters.
Extension delta L equals zero point three zero millimeters, which is zero point three zero times ten to the power of minus three meters.
We need to find the tensile force F.

Use the formula for Young’s Modulus: E equals (F times L_zero) divided by (A times delta L).
Rearrange the formula to solve for F: F equals (E times A times delta L) divided by L_zero.

Substitute the values:
F equals (two point zero times ten to the power of eleven Pascals times zero point five zero times ten to the power of minus four square meters times zero point three zero times ten to the power of minus three meters) all divided by three point zero meters.
Numerator: (2.0 * 0.50 * 0.30) * (10^11 * 10^-4 * 10^-3)
Numerator calculation: (1.0 * 0.30) * (10^(11-4-3))
Numerator: zero point three zero times ten to the power of (11-7), which is ten to the power of four.
Numerator: zero point three zero times ten thousand, equals three thousand.
So, F equals three thousand Newton-meters divided by three point zero meters.
F equals one thousand Newtons.
The tensile force required is one thousand Newtons.

Show Brief Solution

Given:

  • E = 2.0 × 1011 Pa
  • A = 0.50 cm2 = 0.50 × (10-2 m)2 = 0.50 × 10-4 m2
  • L0 = 3.0 m
  • ΔL = 0.30 mm = 0.30 × 10-3 m

Formula: E = (F L0) / (A ΔL)

Rearrange for F: F = (E A ΔL) / L0

Calculation:

F = ( (2.0 × 1011 Pa) × (0.50 × 10-4 m2) × (0.30 × 10-3 m) ) / (3.0 m)

F = ( (2.0 × 0.50 × 0.30) × 10(11 — 4 — 3) N·m ) / (3.0 m)

F = ( 0.30 × 104 N·m ) / (3.0 m)

F = 3000 N·m / 3.0 m

F = 1000 N

Answer: The tensile force required is 1000 N.

🔬 Investigation Task: Exploring Material Stiffness

While a direct Young’s Modulus experiment simulator for wires might be specific, you can explore related concepts of force, extension, and stiffness using PhET’s «Masses and Springs» simulation.

Access the simulator: PhET Masses and Springs

(If the direct embed doesn’t work, use the link above.)

Task: Investigate Hooke’s Law and Spring Constant (Analogous to Stiffness)

Focus on the «Lab» or «Stretch» sections.

  1. Select a spring. Keep its «Spring Constant» (stiffness) fixed for the first part.
  2. Apply different masses (which exert a force F=mg, where g ≈ 9.8 N/kg). Record the mass and the resulting displacement (extension, x or ΔL) from the equilibrium position. You can use the ruler provided.
  3. Plot a graph of Force (y-axis) against Extension (x-axis). What does the gradient of this graph represent for the spring?
  4. Repeat with a spring of a different «Spring Constant». How does the graph change? How does this relate to the concept of Young’s Modulus (stiffness) for a material?

Brief Questions & Answers:

  1. What relationship did you observe between the applied force and the extension of the spring (within its elastic limit)?
    Brief Answer
    Within the elastic limit, the extension of the spring is directly proportional to the applied force (Hooke’s Law: F = kx).
  2. What does the gradient of your Force vs. Extension graph represent?
    Brief Answer
    The gradient represents the spring constant (k) of the spring, which is a measure of its stiffness. Units: N/m.
  3. How does a higher «Spring Constant» in the simulation affect the extension for a given force? How is this analogous to a material with a high Young’s Modulus?
    Brief Answer
    A higher spring constant means the spring is stiffer, so for a given force, the extension will be smaller. This is analogous to a material with a high Young’s Modulus, which is also stiffer and will show less strain (and thus less extension for a given length) for a given stress.

Note: This simulation demonstrates Hooke’s Law (F=kx). Young’s Modulus (E = (F L0)/(A ΔL)) is a material property, while ‘k’ here is for the specific spring. However, the principle of stiffness (resistance to deformation) is analogous.

🤝 Pair/Group Work Activity: Experimental Design Challenge

Activity: Planning the Perfect Young's Modulus Experiment

Platform Suggestion: Use a collaborative document (Google Docs, Microsoft OneDrive) or a shared digital whiteboard (Miro, Jamboard).

Task:

In your group, you are tasked with writing a detailed plan for an experiment to determine the Young's Modulus of an unknown metal wire. Your plan should be clear enough for another group of students to follow and achieve accurate results.

Consider and include the following in your plan:

  1. Apparatus List: What specific equipment will you need? (e.g., type of wire, method for applying force, method for measuring length, diameter, extension). Be precise.
  2. Diagram: Sketch a clear, labeled diagram of your proposed experimental setup.
  3. Procedure: Write step-by-step instructions.
    • How will you measure L0?
    • How will you measure the diameter 'd' accurately? Why is this measurement particularly critical?
    • How will you apply varying forces (F)?
    • How will you measure the extension (ΔL) accurately for each force?
    • What range of forces will you use and why? (Consider the elastic limit).
  4. Data Collection: Design a table to record your measurements.
  5. Analysis:
    • What calculations will you perform? (Stress, Strain, Area).
    • How will you determine Young's Modulus from your data? (e.g., graphical method). Sketch what your expected graph would look like.
  6. Safety Precautions & Minimizing Errors: List at least 3 safety precautions and 3 specific ways to minimize experimental errors/uncertainties.

Online Tool Suggestion:

  • Formative (goformative.com): The teacher could create a "Show Your Work" question where groups upload their plan, including sketches.
  • LearningApps.org: While not for full plan submission, you could create a "Mind Map" or "Notebook" task for brainstorming initial ideas.

Groups can then present their plans or peer-review other groups' plans for completeness and accuracy.

✍️ Individual Work: Structured Questions

Answer the following questions, showing all working where calculations are needed.

  1. Analysis & Calculation: A nylon guitar string has a diameter of 1.00 mm and an original length of 0.750 m. When a tension of 150 N is applied, the string stretches by 3.75 mm.

    a) Calculate the tensile stress in the string.

    b) Calculate the tensile strain in the string.

    c) Determine the Young’s modulus for nylon.

    d) If the elastic limit for this nylon is reached at a strain of 0.006, what is the maximum stress the string can withstand before permanent deformation occurs?
    Answer

    Given:
    d = 1.00 mm = 1.00 × 10-3 m => r = 0.50 × 10-3 m
    L0 = 0.750 m
    F = 150 N
    ΔL = 3.75 mm = 3.75 × 10-3 m
    Elastic limit strain εel = 0.006

    a) Tensile Stress (σ):
    Area A = πr2 = π(0.50 × 10-3 m)2 = π(0.25 × 10-6 m2) ≈ 7.854 × 10-7 m2
    σ = F/A = 150 N / (7.854 × 10-7 m2) ≈ 1.9099 × 108 Pa ≈ 191 MPa

    b) Tensile Strain (ε):
    ε = ΔL/L0 = (3.75 × 10-3 m) / 0.750 m = 0.005

    c) Young’s Modulus (E):
    E = σ/ε = (1.9099 × 108 Pa) / 0.005 ≈ 3.8198 × 1010 Pa ≈ 38.2 GPa

    d) Maximum stress at elastic limit (σel):
    Assuming E is constant up to the elastic limit: σel = E * εel
    σel = (3.8198 × 1010 Pa) * 0.006 ≈ 2.2919 × 108 Pa ≈ 229 MPa

  2. Experimental Design & Analysis: An experiment to determine the Young’s modulus of a metal wire produced the following data for applied force (F) and measured extension (ΔL). The original length of the wire was 2.00 m and its diameter was 0.56 mm.

    Force F (N)Extension ΔL (mm)
    00
    100.42
    200.83
    301.25
    401.67
    502.08

    a) Calculate the cross-sectional area of the wire in m2.

    b) For each load, calculate the stress and strain.

    c) Plot a graph of stress (y-axis) against strain (x-axis).

    d) From your graph, determine the Young’s modulus for the metal.

    e) Identify one significant source of uncertainty in this experiment and suggest how its effect could be minimized.

    Answer

    Given: L0 = 2.00 m, d = 0.56 mm = 0.56 × 10-3 m

    a) Cross-sectional Area (A):
    Radius r = d/2 = 0.28 × 10-3 m
    A = πr2 = π(0.28 × 10-3 m)2 = π(0.0784 × 10-6 m2) ≈ 2.463 × 10-7 m2

    b) Stress and Strain Calculations:
    (ΔL should be converted to meters: ΔL(m) = ΔL(mm) × 10-3)

    F (N)ΔL (mm)ΔL (m)Stress σ = F/A (Pa)Strain ε = ΔL/L0
    00000
    100.420.0004210 / (2.463×10-7) ≈ 4.060×1070.00042 / 2.00 = 0.00021
    200.830.0008320 / (2.463×10-7) ≈ 8.120×1070.00083 / 2.00 = 0.000415
    301.250.0012530 / (2.463×10-7) ≈ 1.218×1080.00125 / 2.00 = 0.000625
    401.670.0016740 / (2.463×10-7) ≈ 1.624×1080.00167 / 2.00 = 0.000835
    502.080.0020850 / (2.463×10-7) ≈ 2.030×1080.00208 / 2.00 = 0.00104

    c) Plot graph of stress vs. strain:
    (Students would plot these values. The graph should be approximately linear.)

    Placeholder for student's stress vs strain graph

    d) Determine Young’s Modulus (E) from graph:
    E = gradient of the stress-strain graph.
    Using the first and last data points (excluding zero) for an approximate gradient:
    E ≈ (2.030×108 Pa — 4.060×107 Pa) / (0.00104 — 0.00021)
    E ≈ (1.624×108 Pa) / (0.00083) ≈ 1.957 × 1011 Pa ≈ 196 GPa.
    (A more accurate value would be obtained from the line of best fit.)

    e) Significant source of uncertainty and minimization:
    Source: Measurement of extension (ΔL). Small extensions can have high percentage uncertainty, especially if using a simple ruler or if there’s parallax error.
    Minimization: Use a more precise instrument like a vernier scale, micrometer attached to the wire setup (e.g., part of Searle’s apparatus), or an optical lever to magnify the extension. Ensure the scale is read at eye level to avoid parallax error. Taking readings for loading and unloading and averaging can also help reduce random errors. Using a longer wire also helps increase ΔL for a given load, reducing its percentage uncertainty.
    Another significant source is the diameter measurement (d), as A depends on d2. Minimize by measuring ‘d’ at several points and orientations using a micrometer screw gauge and averaging.

  3. Synthesis & Application: A civil engineer is choosing between two types of steel for a bridge construction. Steel Type X has a Young’s modulus of 200 GPa and an elastic limit stress of 250 MPa. Steel Type Y has a Young’s modulus of 210 GPa and an elastic limit stress of 230 MPa.

    a) Which steel type is stiffer? Explain.

    b) If a particular component in the bridge must not permanently deform under a working stress of 240 MPa, which steel type could be used? Explain your reasoning.

    c) If minimizing extension under typical loads is the primary concern (well below any elastic limit), which steel might be preferred, and why?
    Answer

    a) Which steel type is stiffer?
    Steel Type Y is stiffer because it has a higher Young’s modulus (210 GPa vs 200 GPa for Type X). A higher Young’s modulus indicates greater resistance to elastic deformation for a given stress.

    b) Which steel type for working stress of 240 MPa without permanent deformation?
    The working stress (240 MPa) must be below the elastic limit stress of the chosen steel to avoid permanent deformation.
    — Steel Type X: Elastic limit = 250 MPa. Since 240 MPa 230 MPa, Steel Type Y would undergo permanent deformation and could NOT be used.
    Therefore, only Steel Type X could be used.

    c) Minimizing extension under typical loads (primary concern):
    If minimizing extension (strain) under typical loads is the primary concern, Steel Type Y would be preferred.
    Strain (ε) = Stress (σ) / Young’s Modulus (E).
    For a given stress (σ), a higher Young’s Modulus (E) will result in a lower strain (ε), meaning less extension. Since Steel Type Y has a higher Young’s Modulus (210 GPa) compared to Steel Type X (200 GPa), it will stretch less under the same typical load (assuming the load creates stress well within the elastic limit of both).

  4. Critical Evaluation: A student performing the Young’s Modulus experiment uses a very short, thick wire. They find it difficult to get reliable results. Explain two reasons why using a very short, thick wire might lead to less accurate results for Young’s Modulus compared to using a long, thin wire.
    Answer

    Using a very short, thick wire can lead to less accurate results for Young’s Modulus for these main reasons:

    1. Small, Difficult-to-Measure Extensions (ΔL):
    Young’s Modulus E = (F L0) / (A ΔL). Rearranging for extension: ΔL = (F L0) / (A E).
    If L0 (original length) is very short, the resulting extension (ΔL) for a given force F will also be very small. Measuring these tiny extensions accurately is difficult and leads to a high percentage uncertainty in ΔL. Any small absolute error in measuring ΔL becomes a large percentage of the reading itself, propagating into a large uncertainty in the calculated Young’s Modulus.

    2. Large Cross-Sectional Area (A) reduces extension and requires large forces:
    If the wire is thick, its cross-sectional area (A) is large. From ΔL = (F L0) / (A E), a larger ‘A’ also contributes to a smaller ΔL for a given force and length. To achieve a measurable extension with a thick wire, significantly larger forces (F) would be required. Applying very large forces can:
    a) Pose safety risks or exceed the capacity of standard lab equipment.
    b) Increase the risk of the support system deforming or slipping, which would be mistaken for wire extension.
    c) If the forces are not large enough to cause a clearly measurable extension, the problem of high percentage uncertainty in ΔL remains.
    Furthermore, any non-uniformity in a thick wire’s diameter has a larger absolute impact on the area calculation than for a thin wire, though the percentage error in diameter might be similar. The primary issue is the very small ΔL.

    A long, thin wire is preferred because:
    — A long L0 yields a larger, more measurable ΔL, reducing percentage uncertainty in ΔL.
    — A thin wire (smaller A) yields a larger ΔL for a given force, making it easier to measure and requiring smaller, safer loads.

  5. Material Comparison: Compare the expected stress-strain graphs for a brittle material (like glass or cast iron) and a ductile material (like copper or mild steel). Sketch both graphs on the same axes (or separate labeled axes) and highlight the key differences in terms of elastic region, plastic deformation, and fracture point. What do these differences imply about how these materials behave under tension?
    Answer

    Comparison of Stress-Strain graphs for Ductile and Brittle materials

    (Replace with actual comparative graphs. Ductile: shows elastic region, yield point, plastic deformation, necking, fracture. Brittle: shows elastic region and then sudden fracture with little to no plastic deformation.)

    Key Differences:

    1. Elastic Region: Both materials will show an initial linear elastic region where stress is proportional to strain and they obey Hooke’s Law. The gradient here is the Young’s Modulus.
    2. Plastic Deformation:
      • Ductile Material: Exhibits significant plastic deformation after the elastic limit (or yield point) is exceeded. It can be stretched considerably, undergoing permanent changes in shape before fracturing. This region shows the material ‘yielding’ and then ‘strain hardening’ up to the Ultimate Tensile Strength (UTS), followed by ‘necking’ before fracture.
      • Brittle Material: Shows very little or no plastic deformation. It fractures suddenly soon after the elastic limit is reached. There is no significant yielding or necking.
    3. Fracture Point:
      • Ductile Material: Fractures after considerable plastic deformation. The strain at fracture is large.
      • Brittle Material: Fractures at a relatively low strain, often just beyond the elastic limit. The stress at fracture might be high, but the material doesn’t stretch much.
    4. Energy Absorption (Toughness):
      • Ductile Material: The area under the stress-strain graph represents the energy absorbed per unit volume before fracture (toughness). Ductile materials have a large area due to significant plastic deformation, meaning they can absorb a lot of energy.
      • Brittle Material: The area under the graph is much smaller, indicating lower toughness. They absorb less energy before fracturing.

    Implications of Behavior Under Tension:

    • Ductile Materials: Can be drawn into wires, bent, and shaped due to their ability to deform plastically. They give warning before failure by undergoing visible deformation (necking). This makes them suitable for applications where some ‘give’ is required or where sudden failure is catastrophic (e.g., structural steel, copper wiring).
    • Brittle Materials: Fail suddenly without warning once their elastic limit is exceeded. They are often strong in compression but weak under tension if there are any surface flaws (stress concentrators). They are not suitable for applications requiring significant deformation or impact resistance (e.g., glass windows are strong but shatter easily on impact; cast iron engine blocks are strong but can crack).

🔗 Useful Links & Further Reading
🤔 Lesson Reflection / Сабақ бойынша рефлексия / Рефлексия по уроку

Consider the following questions to reflect on your learning:

  • What is the physical meaning of a high Young’s modulus compared to a low Young’s modulus? Give an example of a material for each.
  • Describe one key challenge or source of error in the experiment to determine Young’s modulus of a wire, and how you would try to minimize it.
  • How do stress and strain differ from force and extension? Why are stress and strain more useful for characterizing material properties?
  • What was the most interesting or surprising thing you learned in this lesson?

Jot down your thoughts or discuss them with a classmate.

Қазақша рефлексия сұрақтары / Kazakh Reflection Questions
  • Төмен Юнг модулімен салыстырғанда жоғары Юнг модулінің физикалық мағынасы қандай? Әрқайсысына материал мысалын келтіріңіз.
  • Сымның Юнг модулін анықтау экспериментіндегі бір негізгі қиындықты немесе қателік көзін және оны қалай азайтуға тырысатыныңызды сипаттаңыз.
  • Кернеу мен деформацияның күш пен ұзарудан айырмашылығы неде? Неліктен кернеу мен деформация материал қасиеттерін сипаттау үшін пайдалырақ?
  • Бұл сабақта үйренген ең қызықты немесе таңқаларлық нәрсе не болды?
Вопросы для рефлексии на русском языке / Russian Reflection Questions
  • Каково физическое значение высокого модуля Юнга по сравнению с низким модулем Юнга? Приведите пример материала для каждого случая.
  • Опишите одну ключевую проблему или источник ошибки в эксперименте по определению модуля Юнга проволоки и как бы вы постарались ее минимизировать.
  • Чем напряжение и деформация отличаются от силы и удлинения? Почему напряжение и деформация более полезны для характеристики свойств материала?
  • Что было самым интересным или удивительным из того, что вы узнали на этом уроке?