气垫摆测转动惯量2016.pptxVIP免费

转动惯量的测量鲍军委转动惯量及其物理意义定性：转动惯量是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。定量：当两个绕定轴转动的不同刚体受到相同的力矩分别作用时，它们所获得的角加速度一般是不一样的，转动惯量大的刚体所获得的角加速度小，即角速度改变得慢；反之，转动惯量小的刚体所获得的角加速度大，即角速度改变得快。转动惯量的理论计算公式刚体的转动惯量的定义是：niiirmJ12若刚体为连续体，则用积分代替求和：dmrJ2①刚体的质量；②转轴的位置；③质量的分布（即刚体的形状）。转动惯量大小的决定因素几种常见规则刚体的转动惯量形状不规则的刚体的转动惯量很多情况下，我们需要知道形状不规则刚体的转动惯量。比如说在设计飞机时，必须计算出其绕中心轴的转动惯量。可是，人们难以用公式来描述其质量的分布状态，即使写出公式，也极其复杂，因而难以计算出其转动惯量。在这种情况下，我们怎么办呢形状不规则的刚体的转动惯量对此，我们可以避开许多不易测量的量，而去测其相对容易测量的量。有以下方法：①动力法：即，由一个大小、方向固定的力给刚体提供力矩，通过M=Jα计算。②三线摆法：由能量守恒与刚体转动定律计算。③复摆法：在重力作用下绕水平转轴在竖直面内作小角度摆动时适用④扭摆法：如我们今天所用的气垫摆。三线摆法测转动惯量动力法测转动惯量复摆法测转动惯量用气垫摆测刚体转动惯量的原理气垫气室气流进气口摆轮出气孔平卷簧用气垫摆测刚体转动惯量的原理开启气源后，通过气室上的许多小孔射出的气流托起摆轮，使摆轮在摆过程中所受到的阻尼力矩降到最低程度。若将摆轮适当地转过一个角度后释放，则它在平卷簧提供的恢复力矩的作用下做周期性摆动。摆轮的摆动周期与摆轮绕其中心轴的转动惯量有确定的关系，利用这一关系可测量摆轮（或摆轮与物体）的转动惯量。用气垫摆测刚体转动惯量的原理2202121DJE若忽略摆轮摆动时受到的空气粘滞阻力矩，则系统的机械能守恒，即常数2202121DJE设、分别为摆轮的角位移和角速度，D为平卷簧的刚度，根据力学原理，气垫摆在摆动过程中的机械能由摆轮的转动动能和平卷簧的弹性势能组成，即用气垫摆测刚体转动惯量的原理上式对时间求导，得)sin(0tm0220dtdDdtddtdJ或02022dtd是最大角位移（振幅），φ是振动初相位。m式中，是摆动的圆频率。上式是一个谐振动方程，其解为00JD用气垫摆测刚体转动惯量的原理D...