刚体转动惯量的测定实验报告

实验三刚体转动惯量的测定小滑轮)组成。遮光棒随体系转动，依次通过光电门，每π弧度(半圈)遮光电门一次的1.承物台2.遮光细棒3.绕线塔轮4.光电门5.滑轮6.砝码图一刚体转动惯量实验仪图二承物台俯视图空实验台(仅有承物台)对于中垂轴0O’的转动惯量用J,表示，加上试样(被测物体)后的总转动惯量用J表示，则试样的转动惯量J,:J₁=J-J由刚体的转动定律可知：其中M,为摩擦力矩。其中m——砝码质量g——重力加速度a——角加速度T——张力1.测量承物台的转动惯量J。未加试件，未加外力(m=0,T=0)令其转动后，在的作用下，体系将作匀减速转动，α=a,有(4)(5)式联立得2.测量承物台放上试样后的总转动惯量J.原理与1.相似。加试样后，有注意：a,a₂值实为负，因此(6)、(9)式中的分母实为相加。3.测量的原理设转动体系的初角速度为w。,t=0∵t=0时，计时次数k=1(0=n时，k=2):k的取值不局限于固定的k,,k₂两个，一般取k=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k及其相应的t值，毫秒计的使用方法见本实验附录。先完成砝码的挂接和绕线，然后复位毫秒计，放开砝码。砝码在重力作用下带动体系加速转动。“毫秒计”将自动记下k及其相应的t值。由式(14)即得a₂。待砝码挂线自动脱离后，即可接着测aj。所以，实验一次即可完成对体系的转动惯量了的测量。此时应注意两点：①、丛测a₂到测a₁的计时分界处要记清，处理数据时②、测a₁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α₃,a,的测量方法与a₁,az相同。实验步骤：1、按(图·)安装调试好仪器，细线的一端连结钩挂砝码6,另一端打一适当大小的结塞入塔轮3的缝中，绕线于塔轮时应单层逐次排列。线的长度应使砝码触地前一点点脱离塔轮。选取塔轮半径r=2.5×10²m,砝码质量m=6.0×10kg当实验台离地面高度为h时，有,式中k为每半圈记一次时间的数目，k’2、测量承物台的转动惯量Jo参阅[实验方法]中的说明及后面附录“IMS-2型通用电脑式毫秒计”使用说明。记kkk1023456789选取不同的k₁,k₂及对应的tγ,t₂值代入(14)即可求得a,和a将ay、a再代入(6)即可计算出此承物台的转动惯量J。(1)计算az时，将数据分成四组，按等权原则，取k=2,3,4,5时对应的k₂分别为按公式(14)进行计算。(2)同理计算a,时，也将数据分成四组，按等权原则，取按公式(14)进行计算，得出an,ag,ag,an,再求得α₁(此时k’=k-15即取k=15时t’=0)1.测量试样的转动惯量J将待测试样放至承物台上，按上面2中测量方法，可测得系统(承物台加待测试样)的转动惯量J.kkk1023456789由式(1)J=J-b可求出待测试样的转动惯量。待测试样,*(3)移轴砝码(两个):对称地倒插于承物台十字架的小孔内，两砝码距离2X,取值分别为a.2X₁=10cmb.21.质量均匀分布的圆环，总质量为M,外径、内径分别为D、D,则对通过中心与环面垂直的转轴的转动惯量2.若为圆盘试样，上式的D₂=0,即D为圆盘的直径3.平行轴定理J=Jc+md²刚体对任一转轴的转动惯量等于刚体通过质心并与该轴平行的轴的转动惯量，E,加上刚体的质量与两轴间距离d的二次方的乘积。由式(16)可求圆环绕过质心与环面垂直的转轴的转动惯量J环，理=:与测量值J环;2铝圆盘：质量/=kg;D=cm同理，由式(16)可求圆盘绕过质心与环面垂直的转轴的转动惯量/g.g=:与测量值/;*3.由[实验步骤]3的测量结果分别计算a,b.两种情况下两移轴砝码对中垂轴0O’的转动惯量J,和J,,并讨论之。已知两移轴砝码总质量#=2×0.167kg砝码直径中=3.&m1.简要分析影响本实验测量结果的各种因素是什么?如何减少它们对实验结果的影2.本实验测量转动惯量的原理是什么?HMS-2“通用电脑毫秒计”使用说明一、技术性能本仪器由单片机芯片和固有程序等组成。具有记忆存储功能，最多可记64个脉冲输入的(顺序的)时间，并可随意提取数据，还可以调整为脉冲的编组计时。它有备用通道，即双通道“或”门输入。此仪器为可编程记忆式双路毫秒计。22342311①为2位脉冲个数数