영률측정법 - 음향공진법, 외팔보실험

소개글

영률의 개념
음향공진법과 외팔보실험으로 영률 측정하는법 간략한 소개
기타 영률 측정방법 간략한 소개

목차

1) 영률은 무엇인가?
2) 음향공진법을 이용하여 영률을 측정하는 원리는 무엇인가?
3) 외팔보실험을 이용하여 영률을 측정하는 원리는 무엇인가?
4) 상기 실험 이외에 영률을 측정할 수 있는 방법에 대하여 조사하시오.

본문내용

Ans. 1) 물체를 양쪽에서 잡아 늘일 때, 물체의 늘어나는 정도와 변형되는 정도를 나타내는 탄성률로 18세기 영(T. Young)에 의해 도입되었으며, 길이탄성률이라고도 한다.

일반적으로 물체를 양쪽에서 적당한 힘(F)을 주어 늘이면, 길이는 L0에서 Ln으로 늘어나고 단면적 A는 줄어든다. 또한 잡아 늘였던 물체는 힘을 제거하면 다시 본래의 형태로 돌아온다. 물체가 늘어나는 길이의 정도를 변형률(S)이라하며 S=(Ln-L0)/L0 로 나타낸다. 또한 물체를 늘릴 경우 잡아늘인 힘을 단면적 A로 나누어 변형력(T)라하며 T=F/A로 나타낸다. 영률은 변형률과 변형력 사이의 비례 관계를 나타낸다.

즉, 영률[N/㎡]=T/S가 된다.

영률은 물질의 늘어나는 정도를 나타내는 각 물질의 고유한 특성이다.

Ans. 2) 재료 고유의 공명 진동수를 알고 있을 때, 굴곡있는(flexural) 음파가 매질을 통해 전파되는 속도를 측정하여 Young`s modulus를 측정하는 방법이다.
실에서 음파의 전달 속도를 v 라고 하고, 실의 양 끝에 걸리는 장력을 F , P를 실의 단위 길이당 질량 이라고 하면
의 식이 성립한다. F = Eε 이고 P = ρ 로 두면
의 식이 성립한다. ( E:Young`s modulus, ε: strain, ρ:density)
이때 탄성변형률(ε)이 상수라면 다음의 비례가 성립한다.

참고 자료

Measurement of Young`s modulus using sonic resonant and beam bending test
-Korea Univ. Nano Composite Research Lab