一种转动惯量测量装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201410628595.5 | 申请日 | 2014-11-10 | 公开(公告)号 | CN104361792A | 公开(公告)日 | 2015-02-18 |
| 申请人 | 皖西学院; | 发明人 | 张波; 赵江东; 杨欢; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种 转动惯量 测量装置，包括相对设置的两个底座以及连接两个底座底部、并向一端凸出的间隔 块 ，两个底座的底部均向外侧延伸，形成底座 台面 ，所述间隔块与远离间隔块的底座台面一端均穿过有垫脚螺丝，垫脚螺丝均垫在垫脚上，垫脚下设有 垫片 ，所述两个底座上表面均为轨道，轨道的一端设有 制动 突起,轨道侧面设有刻度尺，在刻度尺的零刻线 位置 安装有光电 门 ，轨道上设有滚盘。本发明可将被测圆柱或被测圆环安装在滚盘上，底座倾斜 角 度通过垫片来调节，滚盘由静止滚动的距离通过斜面标尺来确定，滚盘运动时间用秒表测量，通过光电门控制计时停止，整个过程简单易操作，能够精确测定转动惯量。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种转动惯量测量装置，其特征在于，包括相对设置的两个底座（1)以及连接两个 底座（1)底部、并向一端凸出的间隔块（19)，两个底座（1)的底部均向外侧延伸，形成底 座台面（11)，所述间隔块（19)与远离间隔块（19)的底座台面（11) 一端均穿过有垫脚螺 丝（12)，垫脚螺丝（12)均垫在垫脚（3)上，间隔块（19)的垫脚（3)下设有垫片（4)，所述 两个底座（1)上表面均为轨道（15)，轨道的一端设有制动突起（13)，轨道侧面设有刻度尺 (16)，在刻度尺（16)的零刻线位置安装有光电门（14)，轨道（15)上设有滚盘（2)。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种转动惯量测量装置技术领域[0001] 本发明涉及一种物理实验教学仪器，具体是一种滚动式转动惯量测量装置。 背景技术[0002] 转动惯量是刚体绕轴转动时惯性的量度。其量值取决于物体的形状、质量分布及 转轴的位置，而同刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。形状规则的匀质刚体，其 转动惯量可直接用公式计算得到。而对于不规则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般通过 实验的方法来进行测定，因而实验方法就显得十分重要。转动惯量应用于刚体各种运动的 动力学计算中。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。电磁系仪表的指示系统，因线圈的转动惯量不 同，可分别用于测量微小电流（检流计）或电量（冲击电流计）。在发动机叶片、飞轮、陀螺 以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量是十分必要的，在大学物理实验教学中 是必备的实验项目。 发明内容[0004] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： [0005] -种转动惯量测量装置，包括相对设置的两个底座以及连接两个底座底部、并向 一端凸出的间隔块，两个底座的底部均向外侧延伸，形成底座台面，所述间隔块与远离间隔 块的底座台面一端均穿过有垫脚螺丝，垫脚螺丝均垫在垫脚上，间隔块的垫脚下设有垫片， 所述两个底座上表面均为轨道，轨道的一端设有制动突起，轨道侧面设有刻度尺，在刻度 尺的零刻线位置安装有光电门，轨道上设有滚盘。 [0006] 所述滚盘盘心处设有滚轴，滚轴用于在底座轨道上滚动，滚轴的中心设有滚针，滚 针用于在实验时触发光电门，用于计时；滚盘具有滚盘边缘和盘面，盘面设有若干对安装 孔，每对安装孔都关于滚盘圆心对称；实验时，滚盘边缘也可以用作安装被测圆环。 [0007] 所述底座台面上有若干个浅圆槽，用于放置被测圆柱和垫片。 [0008] 所述底座台面底部设有用于安放被测圆环的圆槽。 [0009] 本发明的有益效果：本发明可将被测圆柱和被测圆环安装在滚盘上，底座倾斜角 度通过垫片来调节，滚盘由静止滚动的距离通过斜面标尺来确定，滚盘运动时间用秒表测 量，通过光电门控制计时停止，整个过程简单易操作，能够精确测定转动惯量；同时本发明 结构简单，适用范围广。附图说明 [0010] 为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。 [0011] 图1是本发明使用时的配合示意图； [0012] 图2是本发明滚盘的结构示意图； [0013] 图3是本发明底座的结构不意图； [0014] 图4是本发明被测圆环的结构示意图； [0015] 图5是本发明被测圆柱的结构示意图； [0016] 图6是本发明垫脚结构示意图； [0017] 图7是本发明垫片结构示意图。 具体实施方式[0018] 如图1和图3所示，位于水平平台上相对设置的两个底座1底部，由位于两个底 座1之间、并向一端凸出的间隔块19连接，两个底座1的底部均向外侧延伸，形成底座台面 11，间隔块19与远离间隔块19的两个底座台面11的一端形成三角状，其均穿过有垫脚螺 丝12,垫脚螺丝12均垫在垫脚3上，间隔块19的垫脚3下设有垫片4,两个底座1上表面 设为轨道15,轨道的一端设有制动突起13,制动突起13对滚轴22制动，轨道侧面标有刻度 尺16,在刻度尺16的零刻线位置安装有一对用于控制秒表计时停止的光电门14,轨道15 上设有滚盘2。如图2,滚盘2盘心处设有可在轨道15上滚动的滚轴22,滚轴22的中心设 有滚针24,滚盘2具有滚盘边缘21和盘面25,盘面25设有五对安装孔23,每对安装孔23 都关于滚盘圆心对称，两侧底部的底座台面11上均设有六个浅圆槽17,用于放置被测圆柱 6和垫片4,在底座台面11底部设有圆槽18,用于放被测圆环5。被测圆柱6、被测圆环5、 垫片4与垫脚3的结构如图4至7所示。 [0019] 本转动惯量测量装置工作过程： [0020] 底座1上有两个用于放置滚轴22的轨道面，实验时，先将底座1底部三个可调节 高度的垫脚螺丝12垫在垫脚3上，调节垫脚螺丝12让底座1水平，然后在间隔块19的 垫脚螺丝12下垫上垫片4,让轨道15倾斜，将滚盘2放于轨道15上，记下滚轴22的位 置，再释放，开始计时，测出滚轴22由静止到达光电门的时间，即能测出滚盘2的转动 卜舟且 ΐ贝里。 [0021] 利用测得的滚盘在斜面上滚动时的轴心加速度（a)，以及滚轴的半径（R)来计算 滚盘的转动惯量（I)。测量时需要知道重力加速度（g)、滚盘质量（m)、滚轴半径（R)、斜面 倾斜角度（Θ)，以及滚盘轴心加速度（a)。在测量滚盘轴心加速度（a)时，可让滚盘由静 止开始在斜面上滚动一段距离（S)，测出这个过程中所用的时间（t)，则滚盘轴心加速度 (a = Y );在测量斜面倾斜角度时，可测出底座前后垫脚之间的距离（L)，垫脚高度（H)，则 r (Hf2 λ 有（sin0 = 2)。通过理论分析可知滚盘的转动惯量（/= ^rg-I 滚盘的转动惯 量（I)所要测量的量实验时都很容易测量。 [0022] 以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描 述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超 越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈