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《測(cè)定剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、理論力學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告測(cè)定剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量專業(yè):姓名：學(xué)號(hào)：14理論力學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告【實(shí)驗(yàn)概述】轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)中慣性大小的物理量，它與剛體的質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)軸位置有關(guān)。正確測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)于了解物體轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律，機(jī)械設(shè)計(jì)制造有著非常重要的意義。然而在實(shí)際工作中，大多數(shù)物體的幾何形狀都是不規(guī)則的，難以直接用理論公式算出其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，只能借助于實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，在工程技術(shù)中，用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就有著十分重要的意義。IM-2剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)儀，應(yīng)用霍爾開(kāi)關(guān)傳感器結(jié)合計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)多功能毫秒儀自動(dòng)記錄剛體在一定轉(zhuǎn)矩作用下，轉(zhuǎn)過(guò)π角位移的時(shí)刻，測(cè)定剛體
2、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角加速度和剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。因此本實(shí)驗(yàn)提供了一種測(cè)量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的新方法，實(shí)驗(yàn)思路新穎、科學(xué)，測(cè)量數(shù)據(jù)精確，儀器結(jié)構(gòu)合理，維護(hù)簡(jiǎn)單方便，是開(kāi)展研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新儀器?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.了解多功能計(jì)數(shù)，計(jì)時(shí)毫秒儀實(shí)時(shí)測(cè)量（時(shí)間）的基本方法。2.用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)法測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。3.驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)的平行軸定理。4.驗(yàn)證剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與外力矩?zé)o關(guān)?！緦?shí)驗(yàn)原理】1.轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角加速度的關(guān)系系統(tǒng)在外力矩作用下的運(yùn)動(dòng)方程14理論力學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）由牛頓第二定律，可知：砝碼下落時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程為：即繩子的張力砝碼與系統(tǒng)脫離后的運(yùn)動(dòng)方程（2）由方程（1）和（2）可得：（
3、3）1.角速度的測(cè)量（4）若在t1、t2時(shí)刻測(cè)得角位移θ1、θ2，則（5）（6）所以，由方程（5）和（6），可得：2.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J的理論公式1)設(shè)圓形試件，質(zhì)量均勻分布，總質(zhì)量為M，其對(duì)中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，外徑為D1,，內(nèi)徑為D2，則2）平行軸定理：設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)體系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J0，當(dāng)有M1的部分質(zhì)量原理轉(zhuǎn)軸平行移動(dòng)d的距離后，則體系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：14理論力學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告【實(shí)驗(yàn)器材】1.實(shí)驗(yàn)儀器IM-2剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)儀（含霍爾開(kāi)關(guān)傳感器、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)多功能毫秒儀、一根細(xì)繩、一個(gè)質(zhì)量為100g的砝碼等，塔輪直徑從下至上分別為30mm、40mm、50mm、60mm，載物臺(tái)上
4、的孔中心與圓盤中心的距離分別為40mm、80mm、120mm）（如下圖）2.實(shí)驗(yàn)樣品1)一個(gè)鋼質(zhì)圓環(huán)（內(nèi)徑為175mm，外徑為215mm，質(zhì)量為933g）2)兩個(gè)鋼質(zhì)圓柱（直徑為38mm，質(zhì)量為400g）【實(shí)驗(yàn)步驟】1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備在桌面上放置IM-2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)儀，并利用基座上的三顆調(diào)平螺釘，將儀器調(diào)平。將滑輪支架固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面邊緣，調(diào)整滑輪高度及方位，使滑輪槽與選取的繞線塔輪槽等高，且其方位相互垂直。通用電腦計(jì)時(shí)器上光電門的開(kāi)關(guān)應(yīng)接通，另一路斷開(kāi)作備用。當(dāng)用于本實(shí)驗(yàn)時(shí)，建議設(shè)置1個(gè)光電脈沖記數(shù)1次，1次測(cè)量記錄大約20組數(shù)。2.測(cè)量并計(jì)算實(shí)驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1)放置儀器，滑
5、輪置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)外3-4cm處，調(diào)節(jié)儀器水平。設(shè)置毫秒儀計(jì)數(shù)次數(shù)。2)連接傳感器與計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)毫秒儀，調(diào)節(jié)霍爾開(kāi)關(guān)與磁鋼間距為0.4-0.6cm14理論力學(xué)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告，轉(zhuǎn)離磁鋼，復(fù)位毫秒儀，轉(zhuǎn)動(dòng)到磁鋼與霍爾開(kāi)關(guān)相對(duì)時(shí)，毫秒儀低電平指示燈亮，開(kāi)始計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)。1)將質(zhì)量為m=100g的砝碼的一端打結(jié)，沿塔輪上開(kāi)的細(xì)縫塞入，并整齊地繞于半徑為r的塔輪。2)調(diào)節(jié)滑輪的方向和高度，使掛線與繞線塔輪相切，掛線與繞線輪的中間呈水平。3)釋放砝碼，砝碼在重力作用下帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體系做加速度轉(zhuǎn)動(dòng)。4)計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)毫秒儀自動(dòng)記錄系統(tǒng)從0π開(kāi)始作1π，2π……角位移相對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。1.測(cè)量并計(jì)算實(shí)驗(yàn)臺(tái)
6、放上試樣后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量將待測(cè)試樣放上載物臺(tái)并使試樣幾何中心軸與轉(zhuǎn)動(dòng)軸中心重合，按與測(cè)量空實(shí)驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量同樣的方法可分別測(cè)量砝碼作用下的角加速度β2與砝碼脫離后的角加速度β1，由（3）式可計(jì)算實(shí)驗(yàn)臺(tái)放上試樣后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，再減去實(shí)驗(yàn)步驟2中算得的空實(shí)驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量即可得到所測(cè)試樣的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。將該測(cè)量值與理論值比較，計(jì)算測(cè)量值的相對(duì)誤差。2.驗(yàn)證平行軸定理將兩圓柱體對(duì)稱插入載物臺(tái)上與中心距離為d的圓孔中，測(cè)量并計(jì)算兩圓柱體在此位置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，將測(cè)量值與理論計(jì)算值比較，計(jì)算測(cè)量值的相對(duì)誤差。3.驗(yàn)證剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與外力矩?zé)o關(guān)通過(guò)改變塔輪直徑對(duì)轉(zhuǎn)盤施加不同的外力矩，測(cè)定在不同外力
7、矩下轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，與理論值進(jìn)行比較，在一定允許的誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證結(jié)論。【注意事項(xiàng)】1.正確連接霍爾開(kāi)關(guān)傳感器組件和毫秒儀，紅線接+5接線柱，黑線接GND接線柱，黃線接INPUT接線柱。2.霍爾傳感器放置于合適的位置，當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)過(guò)約π/2角位移后，毫秒儀開(kāi)始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)。3.掛線長(zhǎng)度以掛線脫離繞線塔輪后，砝碼離地3厘米左右為宜。4.實(shí)驗(yàn)中，在砝碼掛線脫離繞線塔輪前轉(zhuǎn)動(dòng)體系作正加速度β2，在砝碼掛線脫離塔輪后轉(zhuǎn)動(dòng)體系作負(fù)加速度β1，須分清正加速度β2，到負(fù)加速度β1的計(jì)時(shí)分界時(shí)刻。5.數(shù)據(jù)處理時(shí)，系統(tǒng)作負(fù)加速度β1的開(kāi)始時(shí)刻，可以選為分界處的下一時(shí)
