剛體轉(zhuǎn)動慣量的測量

關(guān)于剛體轉(zhuǎn)動慣量的測量實驗介紹轉(zhuǎn)動慣量是表征剛體轉(zhuǎn)動特性的一個重要物理量，它是描述剛體在作轉(zhuǎn)動運動時，慣性大小的量度。在工程設(shè)計上，用來考慮作轉(zhuǎn)動運動物體的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量分布、受力分析的重要參數(shù)。對簡單形狀的勻質(zhì)剛體，直接計算出它繞特定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。對形狀復(fù)雜或非勻質(zhì)剛體，常采用實驗的方法來測定。本次實驗是用恒力矩轉(zhuǎn)動法來測定剛體轉(zhuǎn)動慣量的。第2頁,共11頁，2024年2月25日，星期天實驗原理1.恒力矩轉(zhuǎn)動法測定剛體轉(zhuǎn)動慣量的原理2.角加速度的測量原理3.轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理

第3頁,共11頁，2024年2月25日，星期天實驗儀器此次實驗用到的儀器有：轉(zhuǎn)動慣量測定儀、待測物體、通用電腦記時器。第4頁,共11頁，2024年2月25日，星期天實驗內(nèi)容1.測量塑料圓柱、空心金屬圓筒、金屬圓球、金屬細桿及金屬滑塊的幾何尺寸及質(zhì)量；2.調(diào)節(jié)儀器水平；3.測量載物圓盤和塑料圓柱的擺動周期，計算出彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)；4.測量空心金屬圓筒、金屬圓球及金屬細桿對中心垂直軸的擺動周期,算出轉(zhuǎn)動慣量和百分偏差；5.驗證平行移軸定理,并算出百分偏差。

第5頁,共11頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)動慣量的數(shù)據(jù)記錄根據(jù)表1、表2、表3的要求，記錄下各個測量值以及實驗中用到的器材的尺寸和質(zhì)量值。在記錄砝碼時，不要忘了記下砝碼掛鉤的質(zhì)量；表3中的R是圓柱體的半徑；是圓柱體距離轉(zhuǎn)軸的距離（可任意選擇一種值）第6頁,共11頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)處理1.計算實驗臺的轉(zhuǎn)動慣量J1

由表1數(shù)據(jù)，采用逐差法處理數(shù)據(jù)，將第1和第5組，第2和第6組……，分別組成4組，根據(jù)測量(4)計算出對應(yīng)各組的β1值，然后求其平均值作為β1的測量值，直接填入表內(nèi)。第7頁,共11頁，2024年2月25日，星期天

根據(jù)（測量式1）

2.計算圓環(huán)樣品的轉(zhuǎn)動慣量J環(huán)

由表2數(shù)據(jù)同樣算得β3=

β4=

根據(jù)（測量式2）；計算出空轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動慣量計算圓環(huán)轉(zhuǎn)動慣量的理論值；計算出理論值和實驗值的百分偏差。第8頁,共11頁，2024年2月25日，星期天

3.驗證平行軸定理

根和

用

(1)用相同的方法計算出兩個圓柱體放在離開轉(zhuǎn)軸距離為d時的實驗測量值；

(2)根據(jù)平行軸定理算出兩個圓柱體在同樣條件下，轉(zhuǎn)動慣量

的理論值；

(3)算出理論值和實驗值的百分偏差。第9頁,共11頁，2024年2月25日，星期天思考題1.在實驗中，為什么稱細桿的質(zhì)量時必須將夾具取下？2.如果物體質(zhì)心軸和儀器垂直軸不重合對測量結(jié)果有什么影響？3.如何用作圖法驗證平行軸定理？第1