大學物理實驗之剛體轉(zhuǎn)動慣量

1TaT「砝碼轉(zhuǎn)動力矩，轉(zhuǎn)動慣量和角加速的關(guān)系系統(tǒng)在外力矩作用下的運動方程由牛頓第二定律可知砝碼下落時的運動方程為即繩子的張力T=m(g-rβ?砝碼與系統(tǒng)脫離后的運動方程2M=Jβ角加速度的測量則聯(lián)立(5)(6)解得三、實驗儀器：塔輪半徑：0.015m0.020m0.025m0.030m圓環(huán)：質(zhì)量0.936kg內(nèi)半徑0.0875m外直徑0.1075m圓柱：質(zhì)量0.400kg半徑0.019m個數(shù)2個1.放置儀器.滑輪1置于試驗臺外3~4厘米，調(diào)節(jié)儀器水平，設(shè)置毫秒儀計數(shù)技術(shù)次2.連接傳感器與計數(shù)計時毫秒儀，調(diào)節(jié)霍爾開關(guān)與磁鋼間距為0.4—0.6cm,轉(zhuǎn)離磁鋼。復位毫秒儀，轉(zhuǎn)動到磁鋼與霍爾開關(guān)相對時，毫秒儀低電平指示燈亮，開始計時和計數(shù)；徑為r的塔輪；35.釋放砝碼，帶動轉(zhuǎn)動體系作加速度轉(zhuǎn)動；6.計數(shù)計時毫秒儀自動記錄系統(tǒng)從0n開始作1π,2π,……角位移相應(yīng)的時我們小組的原始數(shù)據(jù)，附在報告的最后，我們一起計算分析后一致認為中間砝碼脫離塔輪的那幾組數(shù)據(jù)(第10組前后)對于計算β?.β?都將帶來不準確，尤其之前的7、8組，計算后發(fā)現(xiàn)β值發(fā)生明顯波動，所以小組決定數(shù)據(jù)一致取前6組來計算βz,取后8組來計算β1,既避免了是數(shù)據(jù)不準確，有最有效的利用了實驗數(shù)據(jù)。計算β?的時候?qū)⒚績山M數(shù)據(jù)作為一組，直接利用實驗所給的公式即可求得；計算計算β,時我們用12組后的每一組數(shù)據(jù)減去12組數(shù)據(jù)后再進行同計算β?時相同的工作即可。通過計算發(fā)現(xiàn)第13、14組數(shù)據(jù)計算出的β1值相對后面幾組值偏大，并且差異較大，我們小組認為其后的數(shù)據(jù)計算得β,值為一常量，根據(jù)旋轉(zhuǎn)過程分析也可看到越靠后的數(shù)據(jù)顯然更加穩(wěn)定，所以我們決定放棄第13、14組數(shù)據(jù)，后來經(jīng)過對圓環(huán)轉(zhuǎn)動慣量的驗證，發(fā)現(xiàn)這樣處理是正確的。1.測空盤的轉(zhuǎn)動慣量..組號勻加速階段勻減速階段l0平均lπnπ平均β2l17一.29平均Dπππ平均β2117一0,30平均θπππ平均2117440平均8πππ平均βm2117β50平均0πππ平均21]7轉(zhuǎn)動慣量計算如下組號平均β1/512345由于原始數(shù)據(jù)附在報告最后，且其他數(shù)據(jù)處理同空載時數(shù)據(jù)處理完全相似，簡潔起2.加載圓環(huán)轉(zhuǎn)動慣量計算如下 m=0.936kg0.0.0875m,r2=0.1075m,塔輪半徑：0.020m 組號平均βz/s12345所以圓環(huán)的轉(zhuǎn)動慣量為：J=0.0315kg·m2-0.0222kg·m2=0.0093kg·m?kg·m2=0.00936kg·m5u=(0.00936kg·m2-0.00930kg·m2)/0.00936kg·m2*100%=0.6%_m=0.400kg,R=0.040m_,塔_組號12345m=0.400k組號平均β?/s平均β2/s12345組號平均β/平均βx/s平均J/k12345m:一個圓柱的質(zhì)量表中實驗結(jié)果為：圓盤加上兩個圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量，每一個圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量計算如J=(0.0342kg·m2-0.022我們可以根據(jù)圓柱體轉(zhuǎn)動慣量計算公式以及平行移軸公式，來計算每一個圓柱體在距離轉(zhuǎn)軸中心分別為0.040m,0.080m,0.120m處相對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量，然后與實驗值相比較，R=0.040m:J=(1/2)*0.400kg*(0.019m)2+0.400kg*(0.040m)2=0.00071kg·m2R=0.080m:J=(1/2)*0.400kg*(0.019m)2+0.400kg*(0.080m)2=0.00263kg·m2R=0.120m:J=(1/2)*0.400kg*