下载此文档

实验3刚体转动惯量的测定.doc


文档分类:高等教育 | 页数:约11页 举报非法文档有奖
1/11
下载提示
  • 1.该资料是网友上传的,本站提供全文预览,预览什么样,下载就什么样。
  • 2.下载该文档所得收入归上传者、原创者。
  • 3.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
1/11 下载此文档
文档列表 文档介绍
实验三刚体转动惯量的测定转动惯量是物体转动惯性的量度。物体对某轴的转动惯量的大小,除了与物体的质量有关外, 还与转轴的位置和质量的分布有关。正确测量物体的转动惯量, 在工程技术中有着十分重要的意义。如正确测定炮弹的转动惯量, 对炮弹命中率有着不可忽视的作用。机械装置中飞轮的转动惯量大小, 直接对机械的工作有较大影响。有规则物体的转动惯量可以通过计算求得, 但对几何形状复杂的刚体, 计算则相当复杂, 而用实验方法测定, 就简便得多, 三线扭摆就是通过扭转运动测量刚体转动惯量的常用装置之一。实验目的 1、理解并掌握根据转动定律测转动惯量的方法; 2 、学****用三线摆法测定物体的转动惯量。 3 、测定二个质量相同而质量分布不同的物体的转动惯量,进行比较。 4 、验证转动惯量的平行轴定理。实验仪器介绍本实验采用新型转动惯量测定仪测定转动惯量。该仪器采用激光光电传感器与计数计时仪相结合, 测定悬盘的扭转摆动周期。通过实验使学生掌握物体转动惯量的物理概念及实验测量方法,了解物体转动惯量与哪些因素有关。本实验仪的计数计时仪具有记忆功能, 从悬盘扭转摆动开始直到设定的次数为止, 均可查阅相应次数所用的时间, 特别适合实验者深入研究和分析悬盘振动中等周期振动及周期变化情况。仪器直观性强, 测量准确度高。本仪器是传统实验采用现代化技术的典型实例, 不仅保留了经典实验的内容和技能,又增加了现代测量技术和方法,可以激发学生学****兴趣,提高教学效果。图1 新型转动惯量实验装置新型转动惯量测定仪平台、米尺、游标卡尺、计数计时仪、水平仪, 样品为圆盘、圆环及圆柱体3 种。-1- 图1 新型转动惯量测定仪结构图 1. 启动盘锁紧螺母 2. 摆线调节锁紧螺栓 3. 摆线调节旋钮 4. 启动盘 5. 摆线(其中一根线挡光计时) 6. 悬盘 7. 光电接收器 8. 接收器支架 9. 悬臂 10. 悬臂锁紧螺栓 11. 支杆 12. 半导体激光器 14. 导轨 15. 连接线 16. 计数计时仪 17. 小圆柱样品 18. 圆盘样品 19. 圆环样品 20. 挡光标记实验原理三线摆是将一个匀质圆盘,以等长的三条细线对称地悬挂在一个水平的小圆盘下面构成的。每个圆盘的三个悬点均构成一个等边三角形。如图 2 所示, 当底圆盘 B 调成水平, 三线等长时,B 盘可以绕垂直于它并通过两盘中心的轴线 21OO 作扭转摆动, 扭转的周期与下圆盘( 包括其上物体) 的转动惯量有关, 三线摆法正是通过测量它的扭转周期去求已知质量物体的转动惯量。由节末附录 1 的推导可知, 当摆角很小, 三悬线很长且等长,悬线张力相等,上下圆盘平行,且只绕 21OO 轴扭转的条件下, 下圆盘 B 对21OO 轴的转动惯量 0J 为: 图2 三线摆-2- 202 00TH4 gRr mJ??(1) (1) 式中 0m 为下圆盘 B 的质量,r 和R 分别为上圆盘 A 和下圆盘 B 上线的悬点到各自圆心 1O 和2O 的距离( 注意 r 和R 不是圆盘的半径),H 为两盘之间的垂直距离, 0T 为下圆盘扭转的周期。若测量质量为 m 的待测物体对于 21OO 轴的转动惯量 J ,只须将待测物体置于圆盘上,设此时扭转周期为 T ,对于 21OO ?轴的转动惯量为: 22 001TH4 gRr )mm(JJJ?????(2) 于是得到待测物体对于 21OO 轴的转动惯量为: 0 22 0JTH4 gRr )mm(J????(3) 上式表明, 各物体对同一转轴的转动惯量具有相叠加的关系, 这是三线摆方法的优点。为了将测量值和理论值比较,安置待测物体时,要使其质心恰好和下圆盘 B 的轴心重合。本实验还可验证平行轴定理。如把一个已知质量的小圆柱体放在下圆盘中心, 质心在 21OO 轴, 测得其直径小柱 D , 由公式 228 1 小柱 mD J?算得其转动惯量 2J ; 然后把其质心移动距离 d , 为了不使下圆盘倾翻,用两个完全相同的圆柱体对称地放在圆盘上, 如图 3 所示。设两圆柱体质心离开 21OO 轴距离均为 d ( 即两圆柱体的质心间距为2d )时, 它们对于 21OO 轴的转动惯量为'2J , 设一个圆柱体质量为 2M , 则由平行轴定理可得: ?? 222 '22dMJJ??(4) 2 '2 222 J JdM??(5) 由此算出的 d 值和用长度器实测的值比较, 在实验误差允许范围内两者相符的话, 就验证了转动惯量的平行轴定理。图3 -3- 实验注意事项: (一)技术指标 1、摆线长度> 500 mm;2、启动盘质量>悬盘质量;3、实验样品: 圆环一个圆盘一个圆柱两个; 4 、总重量: Kg;5 、计数计时仪量程精度: S;6 、预置次数≤ 66次(二)注意事项 1 、

实验3刚体转动惯量的测定 来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.

非法内容举报中心
文档信息
  • 页数11
  • 收藏数0 收藏
  • 顶次数0
  • 上传人63229029
  • 文件大小1.18 MB
  • 时间2017-01-11