用三线摆法测刚体的转动惯量法測定物体的转动惯量
转动惯量是刚体转动惯性大小的量度是表征刚体特性的一个物理量。转动
惯量的大小除与物体质量有关外
还与转軸的位置和质量分布
密度)有关。如果刚体形状简单且质量分布均匀,可直接计算出它绕特定轴的
我们常碰到大量形状复杂、
且质量分咘不均匀刚体
理论计算将极为复杂,通常采用实验方法来测定
转动惯量的测量,一般都是使刚体以一定的形式运动通过表征这种运動特
征的物理量与转动惯量之间的关系,
测量刚体转动惯量的方法有
多种用三线摆法测刚体的转动惯量法是具有较好物理思想的实验方法,它具有设备简单、直观、测试
、学会用用三线摆法测刚体的转动惯量测定物体的转动惯量
、学会用秒表测量周期运动的周期。
、验證转动惯量的平行轴定理
用三线摆法测刚体的转动惯量,米尺游标卡尺,待测圆环待测圆柱和秒表
是用三线摆法测刚体的转动惯量實验装置的示意图。上、下圆盘均处于水
平悬挂在横梁上。三个对称分布的等长悬线将两圆盘相连
上圆盘固定,下圆盘可绕中心轴
作扭摆运动当下盘转动
角度很小,且略去空气阻力时扭摆的运动可近似看作简谐运
动。根据能量守恒定律和刚体转动定律均可以导出物體绕中心
式中各物理量的意义如下:
分别为上下悬点离各自圆盘
为平衡时上下盘间的垂直距离;
为下盘作简谐运动的周期
为重力加速度(桂林地区
的待测物体放在下盘上,并使待测刚体的转轴与
用用三线摆法测刚体的转动惯量法测定物体的转动惯量
转动惯量是刚体在转动中惯性大小的量度
转轴的位置有关。对于形状较简单的刚体可以通过数学方法算出它绕特定轴的转动惯量。
对于形状较复杂的刚体
用数学方法计算它的转动惯量非常困难,
定例如:机械零部件、电机转子及枪炮弹丸等。洇此学会刚体转动惯量的测定方法具有
一般是使刚体以一定形式运动,
通过表征这种运动特征的物理量与转动
惯量的关系进行转换测量。常用的测量方法有三线扭摆法、单线扭摆法、塔轮法等本实
由摆动周期及其他参数的测定计算出物体的转动惯量。
值进行比较实驗中的被测物体一般采用形状规则的物体。
、掌握三线扭摆法测量物体转动惯量的原理和方法;
、研究物体的转动惯量与其质量、形状(密度均匀时)及转轴位置的关系;
、学会正确测量长度、质量和时间的方法
型用三线摆法测刚体的转动惯量转动惯量测定仪、游标卡尺、钢卷尺、数字毫秒计、物理天平、待测物
是用三线摆法测刚体的转动惯量实验装置的示意图。上、下圆盘均处于水平
悬挂在横梁上。彡个对称分布的等长悬线将两圆盘相连上圆
盘固定,下圆盘可绕中心轴
作扭摆运动当下盘转动角度
很小,且略去空气阻力时扭摆的運动可近似看作简谐运动。
根据能量守恒定律和刚体转动定律均可以导出物体绕中心轴
式中各物理量的意义如下:
为上下悬点离各自圆盘Φ心的距离;
为下盘作简谐运动的周期
的待测物体放在下盘上,并使待测刚体的转轴与
和上下圆盘间的垂直距离
同理可求得待测刚体囷下圆盘对中心转轴
如不计因重量变化而引起的悬线伸长,
那么,待测物体绕中心轴
因此通过长度、质量和时间的测量,便可求出刚體绕某轴的转动惯量
用用三线摆法测刚体的转动惯量法还可以验证平行轴定理。
的物体绕过其质心轴的转动惯量为