三线摆法测量转动惯量
三线扭摆法测转动惯量是大学物理实验中的一个项目。
测量原理是测量刚体的转动周期、质量等参数,然后利用相关公式计算出待测刚体的转动惯量。这个过程中的一个关键步骤是先测量一个空圆盘的转动惯量,然后将待测刚体放在空圆盘上,用同样的方法测量两者的转动惯量。
根据刚体转动惯量的叠加原理,待测刚体的转动惯量可以通过减少空圆盘的转动惯量得到。平行轴定理的验证也是基于此。还需要先测量空圆盘的转动惯量,然后在空圆盘上放两个质量相同、几何尺寸相同的小圆柱体。
注意对称放置(圆柱体实验装置中要配好),然后测量两个圆柱体绕中心轴的转动惯量。因为圆柱体是规则刚体,我们可以根据公式计算出它们的转动惯量,也就是绕中心轴的转动惯量,同时测量绕中心轴的转动惯量和圆柱体到中心的距离,这样就可以验证转动惯量的平行轴定理。
三线扭摆法测转动惯量的计算公式
基本方法仍然是先测下板的转动惯量J0,再把被测物体放在板上,使两者轴线重合。如果转动惯量J/与* *相同,那么被测物体的转动惯量就是J= J/ -J0。这种测量有两种情况:一种是被测物体的轴线通过其质心。在这种情况下,只需注意被测物体的轴线与三重摆的轴线重合即可。
另一种情况,被测物体的转轴不经过其质心。此时,当被测物体的转轴与三线摆的转轴重合时,下板就会倾斜(三根吊线上的受力会不均匀)。为了保持下板水平,应根据具体情况进行配重,下板水平靠配重重量来保持。测量系统的总转动惯量,然后减去下板和砝码的转动惯量,就是被测物体的转动惯量。