三线摆测转动惯量的实验中公式要满足的条件:对于形状规则、质量分布均匀的刚体,其绕特定转轴的转动惯量,可用数学方法计算。但对于形状复杂、质量分布不均匀的刚体,就必须用实验的方法进行测定。
物体惯性大小的量度——质量,可以直接用天平称量。而转动惯量不能直接测量,必须进行参量转换,即设计一种装置,使待测物体以一定的形式运动,其运动规律必须满足两点要求:①与转动惯量有联系:②运动关系式中的其它各物理量均可直接或以一定方法测定,只含一个未知量——转动惯量。
对于不同形状的刚体,设计了不同的测量方法和仪器,如:三线摆(three-wire
pendulum)、扭摆(torsional pendulum)、复摆(compound
pendulum)以及利用各种特制的转动惯量测定仪等都可以很方便的测定刚体的转动惯量。
扩展资料:
转动惯量是刚体转动时惯性的量度,其量值取决于物体的形状、质量、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义,在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。对于几何形状简单、质量分布均匀的刚体可以直接用公式计算出它相对于某一确定转轴的转动惯量。对于任意刚体的转动惯量,通常是用实验方法测定出来的。测定刚体转动惯量的方法很多,通常的有三线摆、扭摆、复摆等。
(1)开始实验后,从实验仪器栏中点击拖拽仪器至实验台上。
(2)三线摆
三线摆的操作窗体包括三线摆摆动系统、两个圆柱体、圆环、水平仪等。
(3) 水平调节界面。
将水平仪拖动到三线摆支架上方或下圆盘中,观察三线摆是否水平。
可以通过三线摆支架下方两个调节旋钮调节支架上方水平,三线摆上圆盘上方的六个旋钮调节下圆盘水平。当调节下圆盘的水平时,要先将水平调节开关打开。
(4)米尺测量上圆盘悬点之间的距离。
(5)测量没有放置物品时三线摆的转动周期。
双击桌面上的电子停表,将三线摆拖动一个小角度,松开后,记录三线摆转动20个周期的时间。
(6)游标卡尺测量圆环的内径。
(7) 同理测量圆环的外径、圆柱体的直径以及在下圆盘上放好两圆柱体后两圆柱体之间的距离。
(8)测量三线摆加上圆环后的转动周期。
(9)测量下圆盘放好两圆柱体后的转动周期
(10)转动三线摆测量加上两圆柱体后的摆动周期。
(11)完成实验。保存数据,单击记录数据按钮弹出记录数据页面。