双悬扭摆测转动惯量.docx

双悬扭摆测转动惯量双悬扭摆测转动惯量 转动惯量是描述刚体转动惯性量度的重要物理量，它不仅与刚体的质量分布、几何形状有关，而且与转轴的位置有关对于形状简单的均匀刚体，测出其外形尺寸和质量，就可以计算出转动惯量对于形状复杂的、质量分布不均匀的刚体，一般利用转动实验来测定其转动惯量 实验目的实验原理 一、双悬扭摆装置介绍 如图一所示，双悬式扭摆的测量载物篮由上、下两根悬线悬挂在下悬线的底端，与一压簧相联，通过旋转螺母，在弹簧的作用下，可以改变上、下两根悬线中的张力，这就有效地解决了刚体绕中心轴旋转时的晃动三角架的水平调节螺钉是为了保证刚体的旋转轴和悬线在铅直方向载物篮中放置不同的待测物体，可研究刚体的转动惯量与其质量大小，质量分布和转轴位置变化的规律，并可验证平行轴定理传感器的作用是将刚体旋转过程中的挡光信号转换成电脉冲信号，以达到自动测量旋转周期的目的 设空载载物篮相对悬丝轴的转动惯量为J0，转动周期为T0；标准件相对是丝轴的转动惯量为J1，标准件与载物篮一起转动的周期为T1；待测件相对悬丝轴的转动惯量为Jx，待测件与载物篮一起转动时的周期为Tx，则： 可得： 由此可知，只要测出T0，T1，TX，便可根据J1的值计算出Jx。

仪器装置 双悬扭摆装置，单片机或微机，标准件，待测件、游标卡尺 实验步骤 T0，T1，TX的测量是由单片机完成的，其精度为10－4秒，为进一步消除测量中的误差，一船采用测量多个周期的时间，然后算出一个周期的值具体操作如下： 图二、单片机按键分布图 1．用游标卡尺多次测量标准件的内外径、待测件的直径，计算其转动惯量；并将标准件的转动惯量输入单片机，按J1键 2．按下数值键，然后按下次数键，计算机就将当前显示器上的数值作为测量的周期次数存入内存，该数值一般不超过120，以免过分拖长测量时间 3．测空载的周期T0让载物篮偏离平衡，然后松开让其自由转动，待其平稳转动以后，按下T0键，单片机在挡光片第一次挡光时开始计时，显示器上的最高位显示“H”字样，其余位动态显示测量时间，直到刚体来回摆动到预定的次数，计时自动停止，并自动计算出相应的周期存入指定的内存 4．测标准件与空载一起转动的周期T1方法同2，不同的是按下T1键，显示器的最高位显示“L“字样 5．测待测件与空载一起转动的周期Tx方法同2，不同的是按下Tx键，显示器的最高位显示“Y”字样 6．按下“计算”键，单版机将根据前3步测得的结果，自动计算出待测件的转动惯量并在数码显示器上显示，最高位置显示“J”字样，其余位显示转动惯量的值，单位为：千克?厘米2 如果操作者需要了解测量的中间结果，可按“显示”键。

每按一次键轮流显示不同的结果，顺序为：次数，T0，T1，TX，J1，Jx 7．用测量结果与计算值比较，计算其百分差；测量旋转轴到圆柱A、B中心轴的距离，验证测量结果与用“平行轴定理”计算值的百分差。