最新转动惯量的测定

当线圈发生转动，不论通电线自转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，安培力的力矩不变．当线圈转过角（指针偏角也为）时，两弹簧产生阻碍线圈转动的扭转力矩．。4.2 手腕的驱动力矩的计算4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩.图4-1所示为手腕受力的示意图。4. 2手腕的驱动力矩的计算4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩.图4-1所示为手腕受力的示意图。

2、 的测量： 实验中直接测量的是时间和角位移， 可由下列讲话间接得出设转动体系的初角速度为 WO。 当 t=0 时开始计时， 角位移0=0 2O1=w t=t2 若测得角位移为1212,t ,t  时相应的时间为 21o 111=w t +t21 222o 2=w t +t2 2 1t - t )1 222 1t t -t t2122(= 本实验采用配套的 ZKY-JL 通用电脑计时器， 计时和启示记录角位移， 其原理是固定在载物台园周边缘并随之转动的遮光细雨棒， 每转动半圈( =  )遮挡一次固定在底座园周直径相对两端的光电门， 即产生一个计数光电脉冲， 计数器下时间和遮档次数， 计算器从第一次挡光(第一个光电脉冲发生)开始计时， 计数。 此时 t=0.k=0 若此时为计时起点。 则2 11 22221122 (K t -K t )=t t -t t 其中其他任一点 t0≠OK0≠0 为计时起点则 则2010102022201010202 [(k -k )(t -t )-(k -k )(t -t )]=(t -t ) (t -t )-(t -t ) (t -t ) 其中 K2> K1> K0t2> t1> t0 五、 实验内容与步骤（参考课本）图(1) a 转动惯量实验仪图 1 b 载物台俯视图 A-载物台 B-遮光细棒 C-绕线塔轮 D-光电门 E-滑轮F-砝码 G 三角座 H-被测试件 M-滑轮支架 N-固定滑轮扳手 本实验采用恒力矩转动法测转动惯量， 即利用砝码的恒定重力， 在线上产生一个恒定张力， 从而通过塔轮半径形成一个恒力矩， 驱使刚体转动。

测出张力矩。 磨擦阻力矩和有加速度， 根据刚体轴转动定律。 dwTR-Mu==d即可计算出刚体的转动惯量 J 1. 在水平的桌面上放置 ZKY-ZST 转动惯量实验仪， 并利用三角底座上的三颗调平螺钉，将载物台调水平。 (如图 1 所示) 2. 将滑轮支架固定在实验台面边缘， 调整滑轮高度及方位， 使滑轮槽与选取的绕线塔轮槽等高， 且其方位相互垂直。 (如图 2 所示) ZKY-JI 通用电脑计时器的调整、 使用 ZKY-JI 通用电脑计时器接入 220V 交流电源。 将计时器两输入端口插座与 ZKY-ZKY 转动惯量实验仪的两个光电门插座， 用输入电缆接通，并按下相应输入通道的通断形状。 (如图 5 所示) 将 ZKY-JI 通用电脑计时器接入 220V 交流电源。 将计时器两输入端口插座与 ZKY-ZSTJJ 3. ① 转动惯量实验仪的两个光电门插座， 用输入电缆接通， 并按下相应输入通道的通断开关。按下电脑计时器电源开关接通电源后， 进入自检状态。 a、 8 位数码显示器同时闪亮四次， 否则该机有故障 8 位数码显示器中前两位为计数， 最大计数值为 64 后六位为计时显示， 计时范围为 0-999.999 秒， 计时误差﹤ 0.0005 秒。

b、 数码显示器显示表明制式 P 为每组脉冲由一个光电脉冲组成， 共有 64组脉冲(均为系统默认值)③ 制式 P 的调整方法 a、 如无须对制式 P 进行个性或已个性完备， 按“待测/+” 进入工作等待状态(以下参见④)b、 计时显示的前两位为每组光电脉冲娄，后两位为记录组数。 对於闪烁的数码显示位转动惯量测量方法， 直接键入欲修改的数字， 即可修改此位。 如果需要修改下一位， 则需按下 “ /─”键能对所修改的四位数码显示器进行循环操作。注意： 每组脉冲的个数最多为 99。 记录组数最多可以为 64。 ② PO1③ 数码显示： “” 接“等测/+” 键进入工作等待状态。 (a)受力分析： 塔轮与滑轮上缘等高(b)塔轮张力矩： 塔轮与滑轮方位垂直 图(2)实验仪结构、 原理示意图 图(5)通用电脑计时器示意图 ⑤进入计时工作状态 输入的第一个光电脉冲后开始计时和计算 ⑥计时结束 当测量组数超过设定的记录组数， 计数显示比设定的记录组数多 1， 计时显示为“0000000” 计时结束 4、 在空实验台或空实验台上旋转被测试件施加恒力矩， 使其产生加（减） 速罢动， 测定相应的角位移（转过圈数） 及时间。

力矩可用来衡量力让物体绕点或轴转动的程度，力矩越大，物体就越容易发生转动，而力矩为零时，物体就会保持稳定。 (a)摩擦轮传动 (b)齿轮传动 (c)蜗杆传动 (d)带传动(e) 链传动 38.在轴上铣一条轴向通槽，轴的装夹平行于 x 轴，除了限制绕 x 轴的转动，还需限制的自由度是( (a)沿 x 轴移动 (b)沿 y 轴移动 (c)沿 z 轴移动 (d)绕 y 轴转动 (e)绕 z 轴转动 39.接触器由基座、辅助触头和( )。单叶液压缸的压力p驱动力矩m的关系为:或4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核1.尺寸设计液压缸长度设计为,液压缸内径为=96mm,半径,轴径=26mm,半径,液压缸运行角速度=，加速度时间=0.1s, 压强,则力矩：2.尺寸校核（1）测定参与手腕转动的部件的质量,分析部件的质量分布情况，质量密度等效分布在一个半径的圆盘上，那么转动惯量：（）工件的质量为5,质量分布于长的棒料上，那么转动惯量：假如工件中心与转动轴线不重合，对于长的棒料来说，最大偏心距，其转动惯量为:（2）手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩为m偏，考虑手腕转动件重心与转动轴线重合，，夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线,则：+（3）手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩为，对于滚动轴承，对于滑动轴承=0.1， ，为手腕转动轴的轴颈直径，, , ,为轴颈处的支承反力，粗略估计,,4．回转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩m封，与选用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。

同一待测样品的转动惯量应不随转动矩的变化而变化。 当改变塔轮半径和砝码质量的组合（五个塔轮， 五个砝码， 共 25 种组合）， 可以形成不同的力矩， 当它们作用于同一待测样品时， 测出 25组数据， 计算出 25 个不同的转动惯量值， 则测量产生了误差。 试对数据进行分析， 探索其规律， 寻求发生误差的原因， 并用数学法求得该待测样品转动惯量的最佳值。 注意探索磨擦力矩与转速的关系。5、 从电脑计时器中查询出有关数据代入有关公式， 计算出所测样品的地转动惯量。 a、 电脑计时器在工作中， 或计时结束后。 按任意键（复位键除外） 均可进入数据查询状态， 面板显示 000000000 再连续再次键入数字， 则面板显示由这两数字组成的记录组数及时间。 如果输入的数据大於预先设定的最大组数（或允许的最大值 64） 时， 计数显示刚才输入的数据，计时显示为 000000， 提醒你输入错了。 如果边续再次按“9” 键， 计时器进入制式 P 调整状态中。 同时保留前次的设定数据， 但原有的时间记录断气已全部清零。 b、 计时器在上述数据查询状态下。 每按一次“待测/+” 键， 则记录组数递增一位， 第按一次“ /-” 键则递减一位。

在当前显示记录组数为设定的最大组数为设定的最大记录组数为设定的最大记录组数时，按 “待测/+“显示每 0 组记录。 在当前显示记录为第 0 组时转动惯量测量方法， 按“ /－” 键则显示设定的最大记录组数。 6、 电脑计时器复位， 以便进行下一次测量。 任何时候按“复位” 键， 本机回到机器自检状态，并原有的所有时间记录数据。 图（3） 验证平行轴定理试件放置图图 4 转动刚体角速度变化示意图0A 加速段 t10\t1 计算 000000 时的始末时间 0B 减速段 000000 计算 000000 时的始末时间 000 细线释放， 转动变化时刻。 7、 转动惯量计算 所有测量及数据查询工作完毕， 将所测数据代入有关公式， 计算出被测试件转动惯量的测量值。8、 计算待测件的理论值， 并计算测量误差。测量待测园盘、 园环、 园柱的（内、 外） 半径和质量， 测量园柱体旋转在载物台上位置中心与载物台中心的距离， 计算出相应的转动惯量理论值。 园盘， 园柱绕几何中心轴的转动惯量理论值 1mR2园环绕几何中心轴的转动惯量理论值 m(RR2 平行轴定理： 设刚体对於通过质心的轴的转动惯量为 Jc， 则对于和这一轴平行， 且距离为 d的任何其他的转动惯量为： 2＝J 22内外＝J） cmd＝2JJ + 测量绝对误差 0000000 测量值 000 理论值 测量相对误差 000000000000000 六、 原始实验数据记录表格（参考课本）画出课本上 154 页 “表 23-1” 中的表格。

表 23-2 不用画。（若同学上课有多的时间， 鼓励大家多测， 多测的数据可以另画表格） 1、 注意调整好仪器以下部分： 载物台水平， 塔轮及滑轮两者凹槽等高且方位垂直， 以免绳张力和转轴磨擦阻力以外的力矩作用於旋转的刚体， 造成测量误差。 2、 注意电脑计时器的操作方法， 特别要避免按错键， 使所测得的数据被清除。 3、 细线长度不得超过固定于桌面的滑轮顶部到地面的距离， 以免砝码托着地推动张力后， 细线仍缠绕在塔轮上， 影响空转时阻力矩的测定。 4、 同一次测量中， 砝码托末着地（细线未释放） 时系统在线张力矩和磨擦力矩。 作用下作匀加速运转， 线释放后仅在摩擦阻力矩形作用下作匀减速转动， 在数据处理和计算时必须分段进行。 因为释放点， 不易找准， 所以选取第一段终点时间 t,和第二段起点时间 t20 可以远离释放点， 一般可从每两计数之间间隔来判断， 若后面两次计数间时的间隔小于前者为加速运动， 否则为减速运动， 且不可将第一段时间 t10与第而二段的时间（如 t2）， 混在一起代入公式计算。 数据记录（30’ ） (上课需完成的内容， 下课前评分, 且需教师签字) 七、 实验数据记录（即完成步骤六中的表格）记录清楚、 整洁 完成实验报告（40’ ） (课后完成， 下次上实验课交， 且评分) 八、 实验数据处理及结果（即对步骤七中的数据处理， 得出实验结论）要求： 用逐差法处理数据九、 实验分析（对实验的想法， 或改进的意见等等） 十、 思考题课后思考题中任选 2 题 1、 由实验结果可以看到， 圆盘和圆环质量和半径都相同， 但转动惯量不相等， 为什么？ 2、 如何测定任意形状的物体绕特定轴转动的转动惯量。

1） 检查是否有按照预习报告纸上的要求撰写完整的预习报告， 包括实验目的、 实验所需器材、 实验涉及的物理量及主要计算公式、 实验内容、 简要步骤及注意事项、 数据表格等） 重点检查数据表格是否正确， 是否包含要测量的所有物理量。绕视轴转动棱镜,使得视场中左右分离的星体的两个象重合用测量经纬仪照准差的方法测量由于棱镜位置误差和对称塔差引起的目标水平偏移并用绕铅垂轴转动棱镜来校正。单叶液压缸的压力p驱动力矩m的关系为:或4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核1.尺寸设计液压缸长度设计为,液压缸内径为=96mm,半径,轴径=26mm,半径,液压缸运行角速度=，加速度时间=0.1s, 压强,则力矩：2.尺寸校核（1）测定参与手腕转动的部件的质量,分析部件的质量分布情况，质量密度等效分布在一个半径的圆盘上，那么转动惯量：（）工件的质量为5,质量分布于长的棒料上，那么转动惯量：假如工件中心与转动轴线不重合，对于长的棒料来说，最大偏心距，其转动惯量为:（2）手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩为m偏，考虑手腕转动件重心与转动轴线重合，，夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线,则：+（3）手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩为，对于滚动轴承，对于滑动轴承=0.1， ，为手腕转动轴的轴颈直径，, , ,为轴颈处的支承反力，粗略估计,,4．回转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩m封，与选用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。