实验二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。它取决于刚体的总质量,质量分布、形状大小和转轴位置。对于形状简单,质量均匀分布的刚体,可以通过数学方法计算出它绕特定转轴的转动惯量,但对于形状比较复杂,或质量分布不均匀的刚体,用数学方法计算其转动惯量是非常困难的,因而大多采用实验方法来测定。转动惯量的测定,在涉及刚体转动的机电制造、航空、航天、航海、军工等工程技术和科学研究中具有十分重要的。实验上测定刚体的转动惯量,一般都是使刚体以某一形式运动,通过描述这种运动的特定物理量与转动惯量的关系来间接地测定刚体的转动惯量。测定转动惯量常采用扭摆法或恒力矩转动法。
预习要点
1、转动惯量和平行轴定理的概念;
2、设计详细实验步骤和实验数据记录表,写出具体实验原理;
3、实验中哪些环节容易产生误差,以及应该怎样减小误差。
一、实验目的
1、用刚体转动法测定物体的转动惯量;
2、验证刚体转动定律和平行轴定理;
3、分析实验中误差产生的原因和实验中为降低误差应采取的实验手段。
二、实验原理、内容和步骤
1、转动定理的验证,及转动惯量I和阻力矩Mμ.的测量。
刚体绕固定转轴转动时,刚体转动的角加速度β与刚体所受到的合成外力矩M、刚体对该转轴的转动惯量I之间有M=Iβ的关系,这一关系称为刚体的转动定律.
如图1所示的装置,塔轮A和细杆组成了可以绕中心转轴转动的刚体系。若不计滑轮C和细线的质量,并且线长不变时,塔轮A受到线的拉力T的力矩作用,砝码m以加速度a下落,则
T=m (g-a) (1)
T r-Mμ=Iβ (2)
…… …… 余下全文