刚体转动惯量测定实验

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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,刚体转动惯量测定实验,工程中常见非均质物体,实验目的,了解并掌握用“三线摆”测取物体转动惯量的原理与方法,2.,掌握用“等效法”简化并解决实际工程中的测量问题,仪器设备,理论力学实验台“三线摆实验装置”,均质圆盘、非均质零件试样,实验原理,如图,1,所示三线摆,均质圆盘质量为,m,,半径为,R,,三线悬吊半径为,r,。当均质圆盘作扭转角为小于,6,的微振动,测得扭振周期为,T,1,。,讨论圆盘的转动惯量和微振动周期,T,1,关系。,A,B,C,R,r,O,A,A,C,B,实验原理,设圆盘最大转角为,max,,,当圆盘转角为,时,有,设三线摆作初始转角等于,0,、转动角速度等于,n,的简谐振动,则有:,A,B,C,R,r,O,A,A,C,B,实验原理,圆盘转动时,最大动能为,最大势能为:,对于保守系统:,A,B,C,R,r,O,A,A,C,B,实验原理,圆盘固有频率:,转动惯量:,均质圆盘转动惯量理论值为:,A,B,C,R,r,O,A,A,C,B,四,.,实验方法和步骤,(一)均质圆盘转动惯量测定,1.,打开电源,进入用户界面,输入用户名(,1,)和密码(,1,),点击“转动惯量实验”,进入测试界面,2.,点击“均质物体转动惯量测试”按钮,进入测试界面,3.,松开三线摆顶部固定螺栓,转动手轮,使三线摆长约为,600mm,,调整圆盘至水平状态,4.,输入,m=300g,,,r=40mm,及摆长,l,(自行测量),四,.,实验方法和步骤,5.,用手轻微转动上部圆盘,使三线摆产生一个初扭转角,然后释放圆盘,三线摆发生扭转振动,6.,点击“复位”按钮,再点击“开始”按钮,系统自动记录扭转,20,次所需时间,取平均即为振动周期,7.,重新稳定圆盘,按“开始”按钮连续测量,6,次,8.,重新调整摆长约为,700mm,和,500mm,,重复,3-7,步骤,分析不同摆长对转动惯量测试值的影响,四,.,实验方法和步骤,(二)非均质物体转动惯量测定,1.,点击“非均质物体转动惯量测试”按钮,进入测试界面,2.,松开三线摆顶部固定螺栓,转动手轮,使三线摆长为,600mm,,调整圆盘至水平状态,3.,输入等效圆柱质量,m=80g,,直径,d=16mm,、摆长,l=600mm,4.,将非均质物体放入圆盘,使其转动中心与盘心重合,转动上部圆盘产生扭转振动,记录振动周期,四,.,实验方法和步骤,(二)非均质物体转动惯量测定,6.,使两等效圆柱中心间距,s,为,30,、,40,、,50,、,60mm,,测出其扭转振动周期,并用平行移轴定理计算转动惯量,7.,用插入法求得非均质物体转动惯量,8.,按“返回”按钮返回主菜单,五,.,实验注意事项,1.,初始摆角应小于,6,2.,试样放置时应保持中心对称以减小误差,3.,摆线宜尽可能长,等效圆柱体:,m=40g,T,J,T,非,T,等,1,T,等,2,0,
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