刚体惯性实验研究.ppt

刚体转动惯量测定实验;工程中常见非均质物体;;;;;;;;;;实验目的 了解并掌握用“三线摆”测取物体转动惯量的原理与方法 2.掌握用“等效法”简化并解决实际工程中的测量问题;仪器设备 理论力学实验台“三线摆实验装置” 均质圆盘、非均质零件试样;实验原理 如图1所示三线摆，均质圆盘质量为m，半径为R，三线悬吊半径为r。当均质圆盘作扭转角为小于6°的微振动，测得扭振周期为T1。 讨论圆盘的转动惯量和微振动周期T1 关系。;实验原理 设圆盘最大转角为θmax，当圆盘转角为θ 时，有 设三线摆作初始转角等于0、转动角速度等于ωn的简谐振动，则有： ;实验原理 圆盘转动时，最大动能为 最大势能为： 对于保守系统： ;实验原理 圆盘固有频率： 转动惯量： 均质圆盘转动惯量理论值为： ;四.实验方法和步骤 （一）均质圆盘转动惯量测定 1.打开电源，进入用户界??，输入用户名（1）和密码（1），点击“转动惯量实验”，进入测试界面 2.点击“均质物体转动惯量测试”按钮，进入测试界面 3.松开三线摆顶部固定螺栓，转动手轮，使三线摆长约为600mm，调整圆盘至水平状态 4.输入m=300g，r=40mm及摆长l（自行测量）;四.实验方法和步骤 5.用手轻微转动上部圆盘，使三线摆产生一个初扭转角，然后释放圆盘，三线摆发生扭转振动 6.点击“复位”按钮，再点击“开始”按钮，系统自动记录扭转20次所需时间，取平均即为振动周期 7.重新稳定圆盘，按“开始”按钮连续测量6次 8.重新调整摆长约为700mm和500mm，重复3-7步骤，分析不同摆长对转动惯量测试值的影响 ;四.实验方法和步骤 （二）非均质物体转动惯量测定 1. 点击“非均质物体转动惯量测试”按钮，进入测试界面 2.松开三线摆顶部固定螺栓，转动手轮，使三线摆长为600mm，调整圆盘至水平状态 3.输入等效圆柱质量m=80g，直径d=16mm、摆长l=600mm 4.将非均质物体放入圆盘，使其转动中心与盘心重合，转动上部圆盘产生扭转振动，记录振动周期 ;四.实验方法和步骤 （二）非均质物体转动惯量测定 6.使两等效圆柱中心间距s为30、40、50、60mm，测出其扭转振动周期，并用平行移轴定理计算转动惯量 7.用插入法求得非均质物体转动惯量 8.按“返回”按钮返回主菜单 ;五.实验注意事项 1.初始摆角应小于6° 2.试样放置时应保持中心对称以减小误差 3.摆线宜尽可能长;等效圆柱体：m==40g