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《实验三刚体转动惯量的测定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实验三刚体转动惯量的测定转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。它与刚体的质量、形状大小和转轴的位置有关。形状简单的刚体，可以通过数学计算求得其绕定轴的转动惯量；而形状复杂的刚体的转动惯量，则大都采用实验方法测定。下面介绍一种用刚体转动实验仪测定刚体的转动惯量的方法。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.熟悉电子毫秒计的使用。实验仪器：刚体转动惯量实验仪、通用电脑式毫秒计。仪器描述：刚体转动惯量实验仪如图一，转动体系由十字型承物台、绕线塔轮、遮光细棒等（含小滑轮）组成。遮光棒随体系转动，依次
2、通过光电门，每TT弧度（半圈）遮光电门一次的光以计数、计时。塔轮上有五个不同半径（门的绕线轮。誌码钩上可以放置不同数量的誌码，以获得不同的外力矩。1.承物台2.遮光细棒3.绕线塔轮4.光电门5.滑轮6.唸码图一刚体转动惯量实验仪图二承物台俯视图实验原理：空实验台（仅有承物台）对于中垂轴00f的转动惯量用/表示，加上试样（被测物体）后的总转动惯量用丿表示，则试样的转动惯量Ji:J1=J~Jo由刚体的转动定律可知：Tr-Mr=Ja其中胚为摩擦力矩。而T=m(g-ra)⑶其中///百去码质量g-重力加速度a-一角
3、加速度T--张力1.测量承物台的转动惯量山未加试件，未加外力(m=0,T=0)令其转动后，在必的作用下，体系将作匀减速转动，a=g,有-Mm=Joai(4)加外力后，令a=a2m(g-r(X2)r-Mri=丿。必(5)(4)(5)式联立得J°=——a2-axa2-a}测出Q,%,由(6)式即可得J；。2.测量承物台放上试样后的总转动惯量丿，原理与仁相似。加试样后，有-M「2=Jg(7)m(g-rOi)r-Mr2=Jg(8)mgr也-5mr2注意：a、，a值实为负，因此(6)、(9)式中的分母实为相加。3.测
4、量的原理设转动体系的初角速度为3。，t=0时〃=0•••0=5t+—at22(10)测得与9i,02相应的时间t】，t2由17()】=3。ti+—at~(11)12e2=3ot.2+—cxt?(⑵得_2(&2厶-即2)a-?.Q(⑶圳一t~t2t=0时，计时次数k=l(e=门时,k=2)(14)2兀［伙2—1"1一(心一1"2】—和2&的取值不局限于固定的力，金两个，一般取&=1,2,3,•••,30,••-实验方法：本实验采用HMS-2型“通用电脑式毫秒计”来测量*及其相应的亡值，毫秒计的使用方法见本实验
5、附录。先完成祛码的挂接和绕线，然后复位毫秒计，放开祛码。祛码在重力作用下带动体系加速转动。“毫秒计”将自动记下&及其相应的广值。由式（14）即得您。待舷码挂线自动脱离后，即可接着测％。所以,实验一次即可完成对体系的转动惯量/的测量。此时应注意两点：①、从测a2到测5的计时分界处要记清，处理数据时不能混杂；②、测«i的开始时间虽然可以选为较远地离开分界处，但以后的每个时间的数据都必须减去开始的时间数值。a?,«4的测量方法与％‘a2相同。实验步骤：仁按（图一）安装调试好仪器，细线的一端连结钩挂祛码6,另一端打
6、一适当大小的结，塞入塔轮3中间的槽（半径为厂=2.5X10冷）的缝中，然后，将线绕于该塔轮。线的长度自己确定，应使袪码触地前一点点，线完全脱离塔轮（注意绝对不能将线绑死在塔轮的槽上）。誌码质量刃=6.0X10-2kg（挂钩和薄的誌码重10g,另外5个厚的袪码，每个重10g）o注意：当线没有脱离塔轮时，转动体系在拉力的作用下加速转动。当线没有脱离塔轮时，转动体系在摩擦力的作用下减速转动。因此，在实验过程中一定要弄清楚哪部分数据是加速的数据，哪部分数据是减速的数据。当实验台离地面高度为力时，有h=-x2^,2式
7、中左为每半圈记一次时间的数目，L=k.通过该式适当选取力，使kf^10为加速；kf>10为减速。一般选">13进行计算。2、测量承物空台的转动惯量仏。参阅［实验方法］中的说明及后面附录“HMS-2型通用电脑式毫秒计”使用说明。记录每一K值对应时间乃于下表。不加试样（净载物转台）时的数据：（纪录完数据后，把数据分成两部分，前部分是在拉力作用下加速转动，后部分在转轴间摩擦力作用下减速转动，处理数据时要分开处理）每个铜质小舷码为10克，请根据耘码组的数量确定总质量肛kgokt(s)kt(s)kt(s)101121
8、2122231323414245152561626717278182891929102030通过数据，利用公式（6）求出选取不同的金及对应的ti,t2值代入仃4）即可求得5和口2,将5、5再代入⑹即可计算出此承物台的转动惯量Joo注意：（1）计算S时，将数据分成四组，按等权原则，取ki=2,3,4,5吋对应的匕分别为甩=6,7,&9（即=k,-k】=4）,按公式（14）进行计算。即由Q=2龙[伙2-,1"]-1）
