物理實驗在測轉動慣量時如果被測的物體亂擺會對轉動慣量產生什麼

2021-03-21 03:28:23 字數 5014 閱讀 7009

1樓:百度使用者

▓扭擺法測物體轉動慣量時若物體在載物盤中放置不平穩會對計算結果產生什麼影響

物理實驗中在測量形狀規則的物體的轉動慣量時,若物體在載物臺上放置不穩定,會對計算結果產生什麼影響?

2樓:匿名使用者

轉動慣量是對轉軸而言的,不穩定時距離會改變,從而轉動慣量會改變。

大學物理實驗轉動慣量的測定中本實驗忽略了哪些次要影響因素

3樓:人蔘__苦短

大學物理實驗三線擺測量物體轉動慣量的實驗忽略了以下次要影響因素,擺動時,其實並不是在一個平面扭轉,而是會有一定的上升和下降。

扭轉的時候只是在擺幅小於5度時近似的可以看做是簡諧運動。

不考慮所有的摩擦力,認為是機械能守恆。

用扭擺法測定物體的轉動慣量實驗時為什麼會有誤差

4樓:匿名使用者

1 圓盤轉動的角度大於90度,致使彈簧的形變係數發生改變2 沒有對儀器進行水平調節,

3 圓盤的固定螺絲沒有擰緊

4 擺上圓臺的物體有一定的傾斜角度

大學物理實驗報告三線擺測定物體的轉動慣量實驗原理怎麼寫

5樓:焦水淼

轉動慣量是剛體轉動時慣性的量度, 其量值取決於物體的形狀、質量分佈及轉軸的位置。剛體的轉動慣量有著重要的物理意義,在科學實驗、工程技術、航天、電力、機械、儀表等工業領域也是一個重要參量。 例如:

電磁系儀表的指示系統,因線圈的轉動慣量不同,可分別用於測量微小電流(檢流計)或電量(衝擊電流計)。在發動機葉片、飛輪、陀螺以及人造衛星的外形設計上,精確地測定轉動慣量,都是十分必要的。對於質量分佈均勻,外形不復雜的物體可以從它的外形尺寸的質量分佈用公式計算出相對於某一確定轉軸的轉動慣量。

對於幾何形狀簡單、質量分佈均勻的剛體可以直接用公式計算出它相對於某一確定轉軸的轉動慣量。 而對於外形複雜和質量分佈不均勻的物體只能通過實驗的方法來精確地測定物體的轉動慣量,因而實驗方法就顯得更為重要。

測定剛體轉動慣量的方法很多,常用的有三線擺、扭擺、復擺等。本實驗採用的是三線擺 ,是通過扭轉運動測定物體的轉動慣量,其特點是無力影象清楚、操作簡便易行、適合各種形狀的物體,如機械零件、電機轉子、槍炮彈丸、電風扇的風葉等的轉動慣量都可用三線擺測定。這種實驗方法在理論和技術上有一定的實際意義本實驗 的目的就是要求學生掌握用三線擺測定物體轉動慣量的方法,並驗證轉動慣量的平行軸定理。

實驗原理

三線擺的結構如圖4.2.3-1所示。三線擺是在上圓盤的圓周上,沿等邊三角形的頂點對稱地連線在下面的一個較大的均勻圓盤邊緣的正三角形頂點上。

當上、下圓盤水平三線等長時,將上圓盤繞豎直的中心軸線o1o轉動一個小角度,藉助懸線的張力使懸掛的大圓盤繞中心軸o1o作扭轉擺動。同時,下圓盤的質心o將沿著轉動軸升降,如圖4.2.

3-2所示。=h是上、下圓盤中心的垂直距離;=h是下圓盤在振動時上升的高度;是上圓盤的半徑;是下圓盤的半徑;α是扭轉角。

由於三懸線能力相等,下圓盤運動對於中心軸線是對稱的,我們僅分析一邊懸線的運動。用l表示懸線的長度,見圖4.2.

3-2。當下圓盤扭轉一個角度α時,下圓盤的懸線點移動到,下圓盤上升的高度為,與其他幾何參量的關係可作如下考慮。從上圓盤a點作下圓盤的垂線,與升高前後的下圓盤分別相交於和。

在直角三角形中

(1)由圖4.2.3-2可知,,故上式可寫成:

(2)由可知,,因而有

(3)在直角三角形中

(4)式中設懸絲不伸長,則

因而上式可寫為:

(5)比較式(2)和式(5),消去後得:

(6)cosα按級數

考慮到α是小量,略去高於的後各項,又因相對於l和h而言為無窮小量,故可略去高於一階的微量,由式(6)可得:

(7)當下圓盤的扭轉角α很小時,下圓盤的振動可以看作理想的簡諧振動。其勢能ep和動能ek分別為:

(8)式中 是下圓盤的質量, 為重力加速度, 為圓頻率, 為下圓盤的上升速度, 為圓盤對軸oo1的轉動慣量。

若忽略摩擦力的影響,則在重力場中機械能守恆:

恆量 (9)

因下圓盤的轉動能遠大於上下運動的平動能,即

於是近似有

恆量 (10)

將式(7)代入式(10)並對t求導,可得:

(11)

該式為簡諧振動方程,可得方程的解為:

因振動週期 ,代入上式得:

故有:(12)

由此可見,只要準確測出三線擺的有關引數 、 、 、 和 ,就可以精確地求出下圓盤的轉動慣量 。

如果要測定一個質量為 的物體的轉動慣量,可先測定無負載時下圓盤的轉動慣量 ,然後將待測物體放在下圓盤上,並注意,必須讓待測物的質心恰好在儀器的轉動軸線上。測定整個系統的轉動週期 ,則系統的轉動慣量 可由下式計算:

(13)

式中 為放了待測物之後的上、下盤間距,一般可以認為 。待測物體的轉動慣量 為:

(14)

用這種方法,在滿足實驗要求的條件下,可以測定任何形狀物體的轉動慣量。

我們知道物體的轉動慣量取決於物體形狀質量分佈以及相對於轉軸的位置。因此,物體的轉動慣量隨轉軸不同而改變,轉軸可以通過物體內部,也可以在物體外部。就兩個平行軸而言,物體對於任意軸的轉動慣量 ,等於通過此物體以質心為軸的轉動慣量 加上物體質量 與兩軸間距離平方的乘積。

這就是平行軸定理,其表示式為:

(15)

通過改變待測物質心與三線擺中心轉軸的距離,測量 與 的關係便可驗證轉動慣量的平行軸定理。

測轉動慣量的方法還有多種,常用的扭擺是其中之一。扭擺法測轉動慣量的原理是使物體作扭轉擺動,由擺動週期及其他引數的測定計算出物體的轉動慣量。此法可測定不同形狀的物體的轉動慣量和彈簧的扭轉系數,可與理論值進行比較以及驗證轉動慣量平行軸定理。

實驗內容

1. 測定儀器常數 、 、 和 。

恰當選擇測量儀器和用具,減小測量不確定度。自擬實驗步驟,確保三線擺的上、下圓盤的水平,使儀器達到最佳測量狀態。

2. 測量下圓盤的轉動慣量 ,並計算其不確定度。

轉動三線擺上方的小圓盤,使其繞自身軸轉一角度α,藉助線的張力使下圓盤作扭擺運動,而避免產生左右晃動。自己擬定測 的方法,使週期的測量不確定度小於其它測量量的不確定度。利用式(12),求出 ,並推匯出不確定度傳遞公式,計算 的不確定度。

3. 測量圓環的轉動慣量

在下圓盤上放上待測圓環,注意使圓環的質心恰好在轉動軸上,測量系統的轉動慣量。測量圓環的質量 和內、外直徑 、 。利用式(14)求出圓環的轉動慣量 。

並與理論值進行比較,求出相對誤差。

圓環繞中心軸的轉動慣量的理論值可由下式計算。

式中 和 分別為圓環內、外直徑。

4. 驗證平行軸定理

將質量和形狀尺寸相同的兩金屬圓柱重疊起來放在下圓盤上,注意使質心與下圓盤的質心重合。測量轉動軸通過圓柱質心時,系統的轉動慣量 。然後將兩圓柱對稱地置於下圓盤中心的兩側。

測量此時系統的轉動慣量 。

測量圓柱質心到中心轉軸的距離 ,代入式(15),計算 ,並與測量值 比較。

改變 值,測量一組 ,並作 ~ 的曲線,由曲線求出 和 ,並與實驗測量值比較。由此結果的比較,給出結論。

6樓:匿名使用者

你好, 其量值取決於物體的形狀、質量分佈及轉軸的位置。剛體的轉動慣量有著重要的物理意義,在科學實驗、工程技術、航天、電力、機械、儀表等工業領域也是一個重要參量。電磁系儀表的指示系統,因線圈的轉動慣量不同,可分別用於測量微小電流(檢流計)或電量(衝擊電流計)。

在發動機葉片、飛輪、陀螺以及人造衛星的外形設計上,精確地測定轉動慣量,都是十分必要的。

轉動慣量只決定於剛體的形狀、質量分佈和轉軸的位置,而同剛體繞軸的轉動狀態(如角速度的大小)無關。形狀規則的勻質剛體,其轉動慣量可直接用公式計算得到。而對於不規則剛體或非均質剛體的轉動慣量,一般通過實驗的方法來進行測定,因而實驗方法就顯得十分重要。

轉動慣量應用於剛體各種運動的動力學計算中。希望能幫到你。

7樓:左の惑灬禍

參見書上的表述 多抄一點!

扭擺法測物體轉動慣量時若物體在載物盤中放置不平穩會對計算結果產生什麼影響

8樓:度度一下下

zhegewentiwoyexiangwen,naweidashenxunsubangmang!

這是我自己的回答:若物體放置不平穩,則重心發生偏移,影響扭擺的擺動,使測量結果產生較大誤差。

9樓:匿名使用者

一樓的回答有答和無答一樣

用三線擺測剛體的轉動慣量,測量圓環的轉動慣量時,若圓環的轉軸與下盤轉軸不重合,對實驗結果有何影響? 30

10樓:匿名使用者

實驗結果的資料變大。

一個物體以角速度ω繞固定軸z軸的轉動同樣可以視為以同樣的角速度繞平行於z軸且通過質心的固定軸的轉動。轉動慣量為j=mr^2+ml^2。

也就是說,繞z軸的轉動等同於繞過質心的平行軸的轉動與質心的轉動的疊加。利用平行軸定理可知,在一組平行的轉軸對應的轉動慣量中,過質心的軸對應的轉動慣量最小。

11樓:考運旺查卯

你好!很多影響,比如說週期會變化,導致後面的誤差越來越大。

打字不易,採納哦!

12樓:忘不了

如果物體的重心與轉軸不重合,根據平行軸定理,會使物體的轉動慣量偏大,使實驗結果有誤差

13樓:匿名使用者

很多影響,比如說週期會變化,導致後面的誤差越來越大。

14樓:無名

圓環的半徑為r,則繞軸轉動慣量為mr^2,若若圓環的轉軸與下盤轉軸不重合,設兩軸間距離為l,則根據平行軸定理可以知道,測得轉動慣量為j=mr^2+ml^2,就是變大了

轉扭擺法動慣量物理實驗 測量n個週期,為什麼要到n+1停止

15樓:匿名使用者

第一次觸發是計時開始,相當於零點,所以n+1是n個週期

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