处理方法:转动惯量的简单介绍:转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度,用字母I或J表示。在经典力学中,转动惯量(又称质量惯性矩,简称惯距)通常以I 或J表示,SI 单位为 kg·m。
实验装置没有调整好(如旋盘没有调平),系统各部分的中轴没有调重合。旋盘的摆角超过5°。计时误差大。游标卡尺读数的误差。天平读数的偏差。底座不水平。挡光杆与光电探头有摩擦。
通过刚体转动惯量测定实验总结可以用作图法处理数据。转动惯量,又称惯性距、惯性矩(俗称惯性力距、惯性力矩,易与力矩混淆),通常以 I 表示,SI 单位为 kg * m2,可说是一个物体对于旋转运动的惯性。
不规则刚体或非均质刚体的转动惯量,一般用实验法测定。 转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算中。 描述刚体绕互相平行诸转轴的转动惯量之间的关系,有如下的平行轴定理:刚体对一轴的转动惯量,等于该刚体对同此轴平行并通过质心之轴的转动惯量加上该刚体的质量同两轴间距离平方的乘积。
用实验方法验证刚体转动定律,并求其转动惯量;观察刚体的转动惯量与质量分布的关系 学习作图的曲线改直法,并由作图法处理实验数据。实验原理:刚体的转动定律:具有确定转轴的刚体,在外力矩的作用下,将获得角加速度β,其值与外力矩成正比。
转轴的弯曲:转轴在旋转时若存在弯曲,则会引起转动的不平衡,从而导致惯量的测定误差;测量数据处理误差:测量数据的采集、记录、计算等过程中可能会存在误差,如读数误差、计算误差、记录误差等。
1、刚体的转动惯量跟刚体的形状,质量,密度分布,转轴位置等有关。
2、转动惯量的量纲为L^2M,在SI单位制中,它的单位是kg·m^2。刚体绕某一点转动的惯性由更普遍的惯量张量描述。惯量张量是二阶对称张量,它完整地刻画出刚体绕通过该点任一轴的转动惯量的大小。
3、转动惯量计算公式 对于细杆:当回转轴过杆的中点(质心)并垂直于杆时I=mL/I;其中m是杆的质量,L是杆的长度。当回转轴过杆的端点并垂直于杆时I=mL/3;其中m是杆的质量,L是杆的长度。
实验中用一个几何形状规则的物体,它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到,再由实验数据算出本仪器弹簧的值。
三线扭摆法测转动惯量计算公式:基本方法仍是先测下盘的转动惯量J0 ,再将待测物放到盘上,使二者转轴重合,测共同的转动惯量J/,则待测物的转动惯量J= J/ -J0 .这类测量有两种情况:一种是待测物的转轴通过其质量中心.这种情况只须注意待测物的轴与三线摆的轴重合即可。
测定扭摆的仪器常数K和金属载物盘的转动惯量的方法如下:测定扭摆仪器常数K:(1) 将扭摆仪放置在水平的台面上,并调整其位置,使得其不会受到外界干扰。(2) 悬挂一定质量的物体于扭摆的下端,并使其摆动,记录摆动周期T,重复多次记录数据。
可利用平行轴定理,先测定物体绕与特定轴平行的过物体质心的轴的转动惯量J,仪器可用扭摆或三线摆,若特定轴与过质心轴的距离为L,则物体绕特定轴转动的转动惯量J=J+mL^2。
扭摆法测定物体转动惯量实验内容:测定仪器常数。恰当选择测量仪器和用具,减小测量不确定度。自拟实验步骤,确保三线摆的上、下圆盘的水平,使仪器达到最佳测量状态。测量下圆盘的转动惯量 ,并计算其不确定度。
力矩M、角速度W、角加速度α、转动惯量I之间的关系。
方法二:质量离散分布的情况 采用 sigma 求和符号计算,I = ∑mi ri。质量连续分布的情况 采用积分的方法,I = ∫ rdm,转动惯量是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度,用字母I或J表示。
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意义。