CN200962266Y - 刚体转动惯量实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属物理实验装置,特别涉及一种刚体转动惯量实验装置,主要由平台(18)、机架(1)、配重杆(4)、塔轮(23)、配重块(5)、拉线(10)、导轮(11)和码钩(15)组成,在平台(18)上放置一个光电门架,光电门架由光电门座(19)上固定一个光电门柱(17),光电门柱(17)内装一个弹簧(20),弹簧(20)上面装一个光电门杆(9),光电门杆(9)与光电门柱(17)之间用光电门柱盖(16)活动地用螺纹连接在一起,光电门杆(9)上端固定一个光电门(8),光电门(8)两侧立板装有传感器(7),传感器(7)用螺母固定在立板上;该实验装置,大大降低了实验过程的偶然误差;设备简单、操作方便。
Description
技术领域
本实用新型属物理实验装置,特别涉及一种刚体转动惯量实验装置。
技术背景
目前,传统刚体转动惯量实验,其实验仪器为刚体转动实验仪、电子仪表、游标卡尺和米尺等,由于用眼观察、手动测定,所以产生的偶然误差较大;同时,还存在着由于忽略了刚体定轴转动的阻力矩等产生的***误差。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术不足,提供一种采用光电门与数字毫秒计测量时间、自动控制的刚体转动惯量实验装置。
本实用新型解决技术问题采用的技术方案是:一种主要由平台、机架、配重杆、塔轮、配重块、拉线、导轮和码钩组成的刚体转动惯量实验装置,其特点是在平台上放置一个光电门架,光电门架由光电门座上固定一个光电门柱,光电门柱内装一个弹簧,弹簧上面装一个光电门杆,光电门杆与光电门柱之间用光电门柱盖活动地用螺纹连接在一起,光电门杆上端固定一个光电门,光电门两立板装有传感器,传感器用螺母固定在立板上;在配重块一端固定一个叉形遮光板。
本实用新型的有益效果是:该实验装置,由于消除了由摩擦矩产生的***误差;由于采用了自动控制,用光电门与数字毫秒计测量时间,大大降低了实验过程的偶然误差;设备简单、操作方便。
附图说明
以下结合附图以实施例具体说明。
图1示刚体转动惯量实验装置主视图。
图2示图1的俯视图。
图3示遮光板零件图。
图中,1-机架;2-调节螺母;3-轴上座;4-配重杆;5-配重块;6-遮光板;7-传感器;8-光电门;9-光电门杆;10-拉线;11-导轮;12-导轮架;13-固定螺栓;14-码钩;15-砝码;16-光电门柱盖;17-光电门柱;18-平台;19-光电门座;20-弹簧;21-塔轮轴;22-轴下座;23-塔轮;24-支撑脚;
具体实施方式
参照附图,一种刚体转动惯量实验装置,主要由平台18、机架1、配重杆4、塔轮23、配重块5、拉线10、导轮11和码钩15组成,它的特点是在平台18上放置一个光电门架,光电门架由光电门座19上固定一个光电门柱17,光电门柱17内装一个弹簧20,弹簧20上面装一个光电门杆9,光电门杆9与光电门柱17之间用光电门柱盖16活动地用螺纹连接在一起,光电门杆9上端固定一个光电门8,光电门8两侧立板装有传感器7,传感器7用螺母固定在立板上;在配重块5一端固定一个叉形遮光板6,遮光板6(见附图3)的宽度为Δx,采用胶带纸制成。平台18一端放置机架1,机架1底部设有可调高的支撑脚24,调整其水平度,机架1下面固定一个轴下座22,上部用调节螺母装一个可调高度的轴上座3,两个座之间活动地装有塔轮轴21,塔轮轴21上固定有塔轮23和配重杆4,配重杆4两端装有可调距离的配重块5,平台18另一端用固定螺栓13固定一个导轮架12,导轮架12上活动地装一个导轮11,拉线10一端固定在塔轮23所要求的半径上,绕过导轮11,另一端挂一个码钩14,码钩14上装上所需要的砝码15。
该设备的实验方法:当遮光板6第一次通过光电门8后,立即按下光电门8,使遮光板6不能遮光,待达到设计圈数前,使光电门8在弹簧20的作用下恢复原位,让遮光板6第二次通过光电门8,这样数字毫秒计便记录了遮光板6两次通过光电门8的时间Δt1和Δt2,由此可求出相应的瞬时速度υ1和υ2,设r为遮光板6距刚体塔轮轴21中心的旋转半径,a为遮光板6旋转N圈两次通过光电门8的加速度,则有:
式中:S=2πγN
∴
设刚体(塔轮23、塔轮轴21、配重杆4和配重块5)质量为m,拉线10中张力为T,刚体运动的加速度为am,刚体轴的转动阻力矩为Mf,刚体的旋转惯量为I,刚体转动的角加速度为β,拉线10固定的塔轮23的半径R,经分析得:
mg-T=mam......2;
TR-Mf=Iβ......3;
am=Rβ......4;
2、3、4式联立得:mgR=Mf-β(mR2+I)......5
测量刚体转动惯量两种方法:
一、将β=α/γ代入5式,可得
改变m(或R)可得不同的a值。任意两组数据(mnan)和(mn+1an+1)分别代入6式联立,可消去Mf项求出I。
二、将式变形:
取N组(mgR,a)就7式用最小二乘法求出斜率I/r值,结合r可得I值。
Claims (1)
1、一种刚体转动惯量实验装置,主要由平台(18)、机架(1)、配重杆(4)、塔轮(23)、配重块(5)、拉线(10)、导轮(11)和码钩(15)组成,其特征在于在平台(18)上放置一个光电门架,光电门架由光电门座(19)上固定一个光电门柱(17),光电门柱(17)内装一个弹簧(20),弹簧(20)上面装一个光电门杆(9),光电门杆(9)与光电门柱(17)之间用光电门柱盖(16)活动地用螺纹连接在一起,光电门杆(9)上端固定一个光电门(8),光电门(8)两侧立板装有传感器(7),传感器(7)用螺母固定在立板上;在配重块(5)一端固定一个叉形遮光板(6)。
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CN104123865A (zh) * | 2014-07-02 | 2014-10-29 | 齐齐哈尔大学 | 一种转动惯量测量与演示实验装置 |
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