大學物理實驗報告測量剛體轉(zhuǎn)動慣量

丈量剛體的遷徙轉(zhuǎn)變慣量實驗目標：1．用實驗方法考證剛體遷徙轉(zhuǎn)變定律,并求其遷徙轉(zhuǎn)變慣量;2．不雅察剛體的遷徙轉(zhuǎn)變慣量與質(zhì)量分布的關(guān)系3．深造作圖的曲線改直法,并由作圖法辦理實驗數(shù)據(jù).二.實驗道理:1．剛體的遷徙轉(zhuǎn)變定律擁有一定轉(zhuǎn)軸的剛體,在外力矩的感動下,將獲取角加速度β,其值與外力矩成正比,與剛體的遷徙轉(zhuǎn)變慣量成反比,即有剛體的遷徙轉(zhuǎn)變定律：M=Iβ(1)運用遷徙轉(zhuǎn)變定律,經(jīng)由過程實驗的方法,可求得難以用籌算方法獲取的遷徙轉(zhuǎn)變慣量.2．運用遷徙轉(zhuǎn)變定律求遷徙轉(zhuǎn)變慣量如下圖,待測剛體由塔輪,伸桿及桿上的配重物組成.剛體將在砝碼的拖動下繞豎直軸遷徙轉(zhuǎn)變.設(shè)細線不可伸長,砝碼遇到重力和細線的張力感動,從靜止初步以加速度a著落,其活動方程為mg–t=ma,在t光陰內(nèi)著落的高度為h=at2/2.剛體遇到張力的力矩為Tr和軸摩擦力力矩Mf.由遷徙轉(zhuǎn)變定律可獲取剛體的遷徙轉(zhuǎn)變活動方程：Tr-Mf=Iβ.繩與塔輪間無相對滑動時有a=rβ,上述四個方程獲?。簃(g-a)r-Mf=2hI/rt2(2)Mf與張力矩比較能夠大意,砝碼質(zhì)量m比剛體的質(zhì)量小的多時有a<<g,因此可獲取近似表達式：mgr=2hI/rt2(3)式中可直接丈量到,m是實驗中任意任性選定的.是以可依照3）用實驗的方法求得遷徙轉(zhuǎn)變慣量I.3．考證遷徙轉(zhuǎn)變定律,求遷徙轉(zhuǎn)變慣量從（3）起程,商酌用以下兩種方法：A．作m–1/t2圖法：伸桿上配重物地位不變,即選定一個剛體,取固定力臂r和砝碼著落高度h,（3）式變?yōu)椋篗=K1/t2(4)式中K1=2hI/gr2為常量.上式注明：所用砝碼的質(zhì)量與著落時光t的平方成反比.實驗中采用一系列的砝碼質(zhì)量,可測得一組m與1/t2的數(shù)據(jù),將其在直角坐標系上作圖,應是直線.即若所作的圖是直線,便考證了遷徙轉(zhuǎn)變定律.從m–1/t2圖中測得斜率K1,并用已知的值,由K1=2hI/gr2求得剛體的I.B．作r–1/t圖法：配重物的地位不變,即選定一個剛體,取砝碼m和著落高度h為固定值.將式（3）寫為：r=K2/t（5）式中K2=(2hI/mg)1/2是常量.上式注明r與1/t成正比關(guān)系.實驗中換用不合的塔輪半徑r,測得一致質(zhì)量的砝碼著落光陰t,用所得一組數(shù)據(jù)作r－1/t圖,應是直線.即若所作圖是直線,便考證了遷徙轉(zhuǎn)變定律.從r－1/t圖上測得斜率,并用已知的值,由K2=(2hI/mg)1/2求出剛體的I.剛體遷徙轉(zhuǎn)變儀,滑輪,秒表,砝碼.調(diào)理實驗裝置：調(diào)理轉(zhuǎn)軸垂直于程度面調(diào)理滑輪高度,使拉線與塔輪軸垂直,并與滑輪面共面.選定砝碼著落起點到地面的高度h,并保持不變.取塔輪半徑為,三種不合的地位轉(zhuǎn)變慣量的關(guān)系

砝碼質(zhì)量為20g,保持高度,分別丈量砝碼著落的光陰.本項實驗只作定性解說

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h不變,將配重物逐次取,解析著落光陰與遷徙不作數(shù)據(jù)籌算.丈量質(zhì)量與著落光陰關(guān)系：丈量的根本內(nèi)容是：更換不合質(zhì)量的砝碼,丈量其著落光陰t.用游標卡尺丈量塔輪半徑,用鋼尺丈量高度,砝碼質(zhì)量按已給定數(shù)為每個;用秒表記錄著落光陰.將兩個配重物放在橫桿上固定地位,采用塔輪半徑為某一固定值.將拉線平行環(huán)繞糾葛在輪上.逐次采用不合質(zhì)量的砝碼,用秒表分離丈量砝碼從靜止情況初步著落抵達地面的光陰.對每種質(zhì)量的砝碼,丈量三次著落光陰,取均勻值.砝碼質(zhì)量從5g初步,每次增加5g,直到35g止.用所測數(shù)據(jù)作圖,從圖中求出直線的斜率,進而籌算遷徙轉(zhuǎn)變慣量.丈量的根本內(nèi)容是：對一致質(zhì)量的砝碼,更換不合的塔輪半徑,丈量不合的著落光陰.將兩個配重物選在橫桿上固定地位,用固定質(zhì)量砝碼施力,逐次采用不合的塔輪半徑,測砝碼落地所用光陰.對每一塔輪半徑,測三次砝碼落地之間,取其均勻值.留神,在更換半徑是要響應的調(diào)理滑輪高度,并使繞過滑輪的拉線與塔輪平面共面.由測得的數(shù)據(jù)作圖,從圖上求出斜率,并籌算遷徙轉(zhuǎn)變慣量.五.實驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)辦理：r-1/t的關(guān)系：103kgm2m-(1/t)2的關(guān)系：由此關(guān)系獲取的遷徙轉(zhuǎn)變慣量I=1.87103kgm2六.實驗成就：103kgm2;由m-1/t2的關(guān)系獲取遷徙轉(zhuǎn)變慣量I=1.87103kgm2.七.實驗留神事項：1．仔細調(diào)理實驗裝置,保持轉(zhuǎn)軸鉛直.使軸尖與軸槽盡量為點接觸,使軸遷徙轉(zhuǎn)變自如,且不克不及扭捏,以減少摩擦力矩.2．拉線要環(huán)繞糾葛平行而不重疊,切忌亂繞,以防各匝線之間擠壓而增大阻力.3．掌控好啟動砝碼的動作.計時與啟動一致,力爭防備計時的誤差.4．砝碼質(zhì)量不宜太大,以使著落的加速度a不