扭擺法測定物體轉(zhuǎn)動慣量

1、物理實驗報告物理實驗報告一、【實驗名稱】一、【實驗名稱】扭擺法測定物體轉(zhuǎn)動慣量二、【實驗?zāi)康摹慷ⅰ緦嶒災(zāi)康摹?、測定扭擺彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)K。2、測定幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量，并與理論值進行比較。3、改變滑塊在金屬細桿上的位置，驗證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。三、【實驗原理】【實驗原理】扭擺的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，將物體在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過一角度?后，在彈簧的恢復(fù)力矩作用下，物體就開始繞垂直軸作往返扭轉(zhuǎn)運動。根據(jù)胡克定律，彈簧受扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的恢復(fù)力矩M與

2、所轉(zhuǎn)過的角度?成正比，即M=?K?（2.1）根據(jù)轉(zhuǎn)動定律：M=J?得（2.2）IM??令，由式（2.1）、（2.2）得：IK?2??????222?????IKdtd上述方程表示扭擺運動具有角簡諧振動的特性，此方程的解為：)tcos(A?????此諧振動的周期為：（2.3）KIT???22??（2.4）224TKIπ?圖2.1圖2TH－2型轉(zhuǎn)動慣量測量儀面板示意圖主機采用新型的單片機作控制系統(tǒng)，用于測量物體轉(zhuǎn)動和擺動的周期，以及旋轉(zhuǎn)體的

3、轉(zhuǎn)速，能自動記錄、存儲多組實驗數(shù)據(jù)并能夠準確地計算多組實驗數(shù)據(jù)的平均值。光電傳感器主要由紅外接收管組成，將光信號轉(zhuǎn)換為脈沖電信號，送入主機工作。因人眼無法直接觀察儀器工作是否正常，可用遮光物體往返遮擋光電探頭發(fā)射光束通路，檢查計時器是否開始計數(shù)。為防止過強光線對光電探頭的影響，光電探頭不能置放在強光下，實驗時采用窗簾遮光，確保計時準確。3儀器使用方法TH－2型轉(zhuǎn)動慣量測量儀面板如圖2所示。（1）調(diào)節(jié)光電傳感器在固定支架上的高度，使被測物

4、體上的擋光桿能自由地通過光電門，再將光電傳感器的信號傳輸線插入主機輸入端（位于測試儀背面）。（2）開啟主機電源，“擺動”指示燈亮，參量指示為“P1”、數(shù)據(jù)顯示為“”。（3）本機設(shè)定扭擺的周期數(shù)為10，如要更改，可按“置數(shù)”鍵，顯示“n=10”，按“上調(diào)”鍵周期數(shù)依次加1，按“下調(diào)”鍵周期數(shù)依次減1，周期數(shù)可在1–20范圍內(nèi)任意設(shè)定，再按“置數(shù)”鍵確認。更改后的周期數(shù)不具有記憶功能，一旦切斷電源或按“復(fù)位”鍵，便恢復(fù)原來的默認周期數(shù)。（4

5、）按“執(zhí)行”鍵數(shù)據(jù)顯示為“000.0”表示儀器已處在等待狀態(tài)，此時，當被測的往復(fù)擺動物體上的擋光桿第一次通過光電門時，儀器即開始連續(xù)計時直到儀器所設(shè)定的周期數(shù)時便自動停止計時，由“數(shù)據(jù)顯示”給出累計的時間，同時儀器自動計算周期予以儲iC存，以供查詢和作多次測量求平均值。至此，P1（第一次測量）測量完畢。（5）按“執(zhí)行”鍵，“P1”變?yōu)椤癙2”，數(shù)據(jù)顯示又回到“0.000”，儀器處在第二次測量狀態(tài)。本機設(shè)定重復(fù)測量的最多次數(shù)為5次，即(P