转动惯量
转动惯量

转动惯量在古典力学中,转动惯量(又称质量惯性矩)通常以 I 表示,SI 单位为 kg * m^2。
对于一个质点,I = mr^2,其中 m 是其质量,r 是质点和转轴的垂直距离。
转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量,可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性,用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。
转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度,用字母I或J表示。
其量值取决于物体的形状、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。
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,都是十分必要的。
转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置,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。
转动惯量的表达式为若刚体的质量是连续分布的,则转动惯量的计算公式可写成(式中m表示刚体的某个质元的质量,r表示该质元到转轴的垂直距离,ρ表示该处的密度,求和号(或积分号)遍及整个刚体。
)[2]转动惯量的量纲为,在SI单位制中,它的单位是。
此外,计算刚体的转动惯量时常会用到平行轴定理、垂直轴定理(亦称正交轴定理)及伸展定则。
2张量定义刚体绕某一点转动的惯性可由更普遍的惯性张量描述。
惯性张量是二阶对称张量,它完整地刻画出刚体绕通过该点任一轴的转动惯量的大小。
出于简单的角度考虑,这里仅给出绕质心的转动惯量张量的定义及其在力矩方程中的表达.设有一个刚体A,其质心为C,刚体A绕其质心C的转动惯量张量定义为[1]该积分遍及整个刚体A,其中,,是刚体质心C到刚体上任一点B的矢径;表达式是两个矢量的并乘;而为单位张量,标架是一个典型的单位正交曲线标架;是刚体的密度。
转动惯量定义

转动惯量定义转动惯量是描述物体绕固定轴线旋转时其惯性特性的物理量。
它在刚体力学中具有重要的意义,可以帮助我们理解和计算旋转运动的性质和变化。
转动惯量的定义可以简单理解为物体对于旋转运动的惯性。
在转动运动中,物体会因为惯性继续保持旋转状态,而转动惯量就是衡量物体保持旋转状态的难易程度的物理量。
转动惯量的大小取决于物体的质量分布和轴线的位置。
对于一个刚体来说,转动惯量与其质量和形状密切相关。
质量分布越集中,转动惯量越小;质量分布越分散,转动惯量越大。
例如,一个圆盘和一个长方体具有相同的质量,但由于质量分布不同,它们的转动惯量也会有所差异。
转动惯量在物理学中有广泛的应用。
首先,它是研究刚体旋转运动的基本概念之一。
通过计算转动惯量,可以确定刚体在旋转过程中的角加速度和角动量等物理量,进而揭示旋转运动的规律和特性。
转动惯量在工程和实际应用中也具有重要的价值。
例如,在设计机械装置和工业设备时,需要考虑到物体的转动惯量,以确保设备的稳定性和安全性。
转动惯量的准确计算可以帮助工程师优化设计方案,提高设备的性能和效率。
转动惯量还可以帮助我们理解自然界中一些有趣的现象。
例如,当滑冰运动员进行旋转动作时,他们会收紧身体以减小转动惯量,从而加快旋转速度。
另外,当我们骑自行车时,如果想改变方向或停下来,需要施加力矩来改变自行车的转动惯量。
转动惯量是描述物体绕固定轴线旋转时其惯性特性的物理量。
它在刚体力学和工程应用中具有重要的作用,可以帮助我们理解和计算旋转运动的性质和变化。
通过研究转动惯量,我们可以更好地掌握物体的旋转运动规律,优化设计方案,提高设备性能,同时也能更好地理解自然界中的一些有趣现象。
常见转动惯量计算公式

常见转动惯量计算公式转动惯量是描述物体转动惯性的物理量,在物理学中有着重要的地位。
那咱就来聊聊常见的转动惯量计算公式。
先来说说转动惯量的定义哈。
它可以理解为物体对于旋转运动的“抗拒程度”。
想象一下,一个巨大的飞轮和一个小小的陀螺,让它们转起来,明显能感觉到飞轮更难转动起来,也更难停下,这就是因为飞轮的转动惯量大。
常见的转动惯量计算公式里,对于一个质点,其转动惯量等于质点的质量乘以质点到转轴距离的平方。
这就好比我们去推一个离转轴远的球比推一个离转轴近的球更费劲。
再来说说均匀细棒绕垂直于棒的中心轴转动的情况。
假设细棒长度为 L ,质量为 m ,那转动惯量就等于 1/12 * m * L²。
我记得之前给学生们讲这个的时候,有个调皮的孩子就问我:“老师,这细棒要是变成金箍棒,是不是转动惯量就大得吓人啦?”全班都被他逗乐了。
还有圆盘绕中心轴转动的情况。
假如圆盘半径为 R ,质量为 M ,其转动惯量就是 1/2 * M * R²。
这就好像我们转一个大圆盘和转一个小圆盘,大圆盘明显更“稳重”,不容易被转动。
另外,对于圆环绕中心轴转动,转动惯量是 M * R²,这里的 M 是圆环的质量,R 是圆环的半径。
在实际生活中,转动惯量的概念也无处不在。
就像骑自行车,车轮的转动惯量会影响骑行的感受。
车轮大而且重的自行车,起步的时候会感觉比较吃力,但一旦速度起来了,保持稳定就相对容易些,这就是因为大而重的车轮转动惯量大。
在工程领域,转动惯量的计算更是至关重要。
比如设计汽车的发动机曲轴,就得精确计算转动惯量,以确保发动机运转的平稳性和可靠性。
总之,转动惯量的计算公式虽然看起来有些复杂,但只要我们多结合实际去理解,就会发现它们其实也没那么难。
希望大家都能掌握这些常见的转动惯量计算公式,更好地理解我们周围的物理世界。
转动惯量计算公式高数

转动惯量计算公式高数
在高等数学中,转动惯量是描述刚体旋转惯性特性的物理量。
以下是常见的刚体转动惯量计算公式:
1. 点质量绕轴旋转:
转动惯量公式:I = m * r^2
其中,I 表示转动惯量,m 表示点质量,r 表示质点到旋转轴的距离。
2. 细长杆绕轴旋转:
转动惯量公式:I = (1/12) * m * L^2
其中,I 表示转动惯量,m 表示杆的质量,L 表示杆的长度。
3. 薄环绕轴旋转:
转动惯量公式:I = m * r^2
其中,I 表示转动惯量,m 表示环的质量,r 表示环的半径。
4. 薄球壳绕轴旋转:
转动惯量公式:I = (2/3) * m * r^2
其中,I 表示转动惯量,m 表示球壳的质量,r 表示球壳的半径。
5. 均匀圆盘绕轴旋转:
转动惯量公式:I = (1/4) * m * r^2
其中,I 表示转动惯量,m 表示圆盘的质量,r 表示圆盘的半径。
这些公式仅适用于特定形状的刚体,并假设刚体质量分布均匀。
在实际计算中,根据刚体的形状和质量分布,可能需要使用更复杂的积分计算或使用转动惯量表进行查询。
转动惯量扭矩计算

转动惯量扭矩计算转动惯量是描述物体对转动运动的惯性特性的物理量。
在物理中,转动惯量可以理解为物体对绕其轴转动的难易程度,类似于质点的质量对物体做直线运动的难易程度。
转动惯量的计算可以通过不同的方法进行,以下将介绍两种常用的计算转动惯量的方法:几何法和积分法。
1.几何法:几何法是一种简单且直观的计算转动惯量的方法,它基于物体的几何形状和尺寸进行计算。
对于一些常见的几何体,可以使用已有的公式进行计算。
以下是一些常见几何体的转动惯量的计算公式:-线段:I=mL^2/12,其中m为线段的质量,L为线段的长度。
-圆弧:I=mL^2/4π,其中m为圆弧的质量,L为圆弧的弧长。
-矩形板:I=mL^2/12,其中m为矩形板的质量,L为矩形板的边长。
-圆柱体:I=mR^2/2,其中m为圆柱体的质量,R为圆柱体的半径。
-球体:I=2mR^2/5,其中m为球体的质量,R为球体的半径。
对于复杂的几何体,可以将其分解为简单的几何体进行计算,然后将各个几何体的转动惯量求和即可得到整个物体的转动惯量。
2.积分法:积分法是一种更加普遍和精确的计算转动惯量的方法,它基于物体的密度分布进行计算。
通过将物体分成无穷小的微元,分别计算微元的质量和转动惯量,然后将所有微元的转动惯量进行积分求和,即可得到整个物体的转动惯量。
对于一维情况下的转动惯量计算其中r为离转轴的距离,dm为微元的质量。
对于二维或三维情况下的转动惯量计算,需要使用对应的体积元。
积分法需要对物体的密度分布进行具体的分析和计算,因此适用于更加复杂和多变的情况。
不过,使用积分法计算转动惯量需要较高的数学和物理基础,可能会较为繁琐。
不论使用几何法还是积分法计算转动惯量,都需要清楚地了解物体的几何形状、质量分布和转轴位置等信息。
在实际应用中,转动惯量的计算可以帮助解决一系列与转动运动相关的问题,例如物体的旋转稳定性、旋转惯量的变化等。
总结起来,转动惯量是描述物体对转动运动惯性特性的重要物理量,可以通过几何法和积分法进行计算。
转动惯量计算公式单位

转动惯量计算公式单位转动惯量是描述物体转动惯性的一个重要物理量,它在物理学中有着广泛的应用。
那咱们就来好好聊聊转动惯量计算公式以及它所涉及的单位。
先来说说转动惯量的计算公式吧。
对于一个质点,转动惯量 I 等于质量 m 乘以质点到转轴的距离 r 的平方,即 I = m * r²。
要是一个刚体是由多个质点组成的,那转动惯量就得把每个质点的转动惯量加起来。
举个例子啊,就说一个均匀圆盘吧。
假设圆盘的质量是 M ,半径是 R ,那它的转动惯量 I 就是 1/2 * M * R²。
在计算转动惯量的时候,单位可太重要啦。
质量的单位通常是千克(kg),距离的单位通常是米(m),所以转动惯量的单位就是千克·米²(kg·m²)。
我想起之前给学生们上课的时候,讲到这个知识点,有个学生就迷糊了,怎么都搞不清楚单位的换算。
我就给他举了个特别形象的例子。
我说:“你就想象啊,这质量就好比是一群小人儿,距离呢,就是小人儿排队的长度。
那转动惯量呢,就是这些小人儿按照一定规则排好队形成的一个大场面。
千克就是小人儿的数量,米就是队伍的长度,那千克·米²就像是这个大场面的规模。
” 这学生听了之后,眼睛一下子亮了,好像突然就开窍了。
在实际的物理问题中,准确地运用转动惯量计算公式和单位,能帮助我们更好地理解物体的转动行为。
比如说,在机械设计中,要考虑零件的转动惯量,以确保机器的运行平稳;在天体物理学中,研究天体的自转也离不开转动惯量的计算。
总之,转动惯量计算公式和单位虽然看起来有点复杂,但只要咱们多琢磨,多联系实际,就能轻松掌握,为解决各种物理问题打下坚实的基础。
所以啊,同学们,别害怕转动惯量这个概念,好好理解它,就能在物理学的世界里畅游啦!。
常用转动惯量
常用转动惯量
1转动惯量
转动惯量是物理学中定义和描述物体在其转动过程中所需要的一项受力,以及它们受到转动力时如何变化的参数。
它决定了物体的转动情况,同时也受到物体的形状、大小和重量的影响,所以它既可以作为物体的特征参数,也可以作为运动力学分析所需的关键参数。
2常用转动惯量
转动惯量具有重要作用,常见的有轴对称物体的转动惯量,如完整的圆柱体和圆环;不规则物体的转动惯量形式,如圆形的网格和台阶形状的机械结构;轮辐形物体的转动惯量,如螺旋桨受力部件;以及最高级的特定形状惯量,如轴形物体。
3质心惯量
质心惯量是指一个物体的惯性受力特征,其分量比较复杂,由物体的形状、大小和重量等影响,它是运动力学分析中常使用的重要特征参数。
由于视平面上物体形状和大小的关系比较简单,因此质心惯量在视平面上的参数是相对比较容易计算的。
4轴对称物体的转动惯量
轴对称物体是指物体形状和重心在水平面内保持一致的物体,其转动惯量就比较容易计算,其转动惯量表达式为:I=mR*R/2,其中m 为物体的质量,R为物体的半径。
一般情况下,轴对称物体的转动惯量
和它的角速度成正比关系,即当转动惯量增大时,物体的角速度也将增大。
5特定形状惯量
特定形状惯量也称为定向转动惯量,是指在三维空间中物体的转动惯量分量,受物体形状影响较大。
它的计算均依赖于物体在各个轴上自由振动的方程,用三维空间量来分离物体质量中的点质量,以计算出物体形状存在的动量分量和轴方向的转动惯量。
以上就是关于转动惯量的常见类型和用途的介绍,转动惯量在符号学上占据着重要位置,它不仅能反映物体的形状,大小和重量,同时也能作为物体受力和受力变化的重要参数。
转动惯量计算公式
转动惯量计算公式
转动惯量是物体在转动时所具有的能量,它可以衡量物体转动时所需要的力量。
转动惯量公式是物理学中非常重要的公式,用来计算物体转动时所具有的惯量。
转动惯量公式由英国物理学家詹姆斯·库仑在18th世纪提出的,也被称作库仑公式。
转动惯量公式是:I = mr2,其中I是物体的转动惯量,m是物体的质量,r是物体的半径。
转动惯量的大小直接取决于物体的形状、大小和质量。
如果一个物体的形状、大小和质量相同,那么它的转动惯量也是相同的。
转动惯量越大,物体转动时所需要的力量就越大。
转动惯量公式也可以用来计算物体转动时的能量,公式为:E = Iω2,其中E是物体转动时的能量,I是物体的转动惯量,ω是物体转动时的角速度。
转动惯量公式是理解物体转动时所具有的能量和力量的重要工具,它可以用来计算物体转动时所具有的惯量和能量。
它也可以帮助我们理解物体转动时所需要的力量和能量,以及物体的形状、大小和质量如何影响它们。
机械设计转动惯量计算公式
机械设计转动惯量计算公式
机械设计中,转动惯量是描述物体对于转动运动的惯性特性的物理量。
转动惯量的大小与物体的质量分布和物体的形状有关,计算转动惯量的公
式也与不同形状的物体有关。
以下将介绍几种常见的物体形状对应的转动惯量计算公式。
1.球体:
对于球体,其转动惯量计算公式为I=2/5*m*r^2,其中,I表示转动
惯量,m为球体的质量,r为球体的半径。
2.长直柱体:
对于长度为L、半径为r的长直柱体,其转动惯量计算公式为
I=1/12*m*L^2,其中,I表示转动惯量,m为长直柱体的质量,L为直柱
体的长度。
3.长直线杆:
对于长度为L的直线杆,其转动惯量计算公式为I=1/3*m*L^2,其中,I表示转动惯量,m为直线杆的质量,L为直线杆的长度。
4.圆盘/圆环:
对于半径为R,质量为m的圆盘/圆环,其转动惯量计算公式为
I=1/2*m*R^2,其中,I表示转动惯量,m为圆盘/圆环的质量,R为圆盘/
圆环的半径。
5.长方体:
对于边长为a、b、c的长方体,其转动惯量计算公式为
I=1/12*m*(a^2+b^2),其中,I表示转动惯量,m为长方体的质量,a、b
分别为长方体的两个相邻边的长度。
需要注意的是,上述公式中的质量单位为千克(kg),长度单位为米(m)。
同时,以上公式仅适用于转轴经过物体质心的情况,若转轴位于
其他位置,则需要使用平行轴定理对转动惯量进行修正计算。
总结起来,机械设计中常用的转动惯量计算公式包括球体、长直柱体、长直线杆、圆盘/圆环、长方体等形状对应的公式。
通过合理运用这些公式,可以方便地计算出物体在转动运动中的惯性特性。
几个常用的转动惯量
几个常用的转动惯量常用的转动惯量一般指的是刚体绕某一轴线旋转时所具有的惯性,也可以看做是刚体在转动过程中抵抗改变自身转动状态的特性。
转动惯量的大小与刚体的质量分布和轴线的位置有关。
下面将介绍几个常用的转动惯量以及它们的应用。
一、杆状物体绕一端转动的转动惯量杆状物体绕一端转动是我们常见的现象,例如门扇绕铰链转动。
这种情况下,杆状物体的转动惯量可以用公式I = mL^2/3来计算,其中m为杆状物体的质量,L为杆的长度。
这个转动惯量的计算公式在物理学中有广泛的应用,例如在工程中设计大型机械装置或者建筑物时,需要考虑转动惯量以保证结构的稳定性和安全性。
二、刚体绕质心转动的转动惯量刚体绕质心转动是一种常见的转动情况,例如自行车轮子的转动、体操运动员在悬挂状态下的转动等。
对于刚体绕质心转动的转动惯量,可以通过几何形状和质量分布来计算。
例如,对于一个均匀圆盘,其转动惯量可以用公式I = 1/2 * m * r^2来计算,其中m为圆盘的质量,r为圆盘的半径。
这个转动惯量的计算公式在物理学中有广泛的应用,例如在运动员进行各种体操动作时,需要控制身体的转动惯量以保持平衡和稳定。
三、刚体绕任意轴线转动的转动惯量刚体绕任意轴线转动是一种更为一般的情况,例如旋转木马的转动、地球的自转等。
对于刚体绕任意轴线转动的转动惯量,可以通过积分来计算。
这个转动惯量的计算方法在物理学中有重要的意义,例如在天文学中研究星体的自转和运动时,需要计算转动惯量以了解天体的物理性质。
四、刚体转动惯量的应用转动惯量在物理学和工程学中有广泛的应用。
例如,在机械工程中,设计旋转部件时需要考虑转动惯量,以保证设备的稳定性和工作效率。
在航天工程中,计算天体的转动惯量可以帮助科学家研究天体的运动规律。
在体育运动中,运动员需要控制自身的转动惯量以完成各种动作和技巧。
总结:转动惯量是刚体旋转过程中的一种物理性质,它与刚体的质量分布和轴线的位置有关。
常用的转动惯量包括杆状物体绕一端转动的转动惯量、刚体绕质心转动的转动惯量和刚体绕任意轴线转动的转动惯量。
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转动惯量在古典力学中,转动惯量(又称质量惯性矩)通常以 I 表示,SI 单位为 kg * m^2。
对于一个质点,I = mr^2,其中 m 是其质量,r 是质点和转轴的垂直距离。
转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量,可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性,用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。
转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度,用字母I或J表示。
其量值取决于物体的形状、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。
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,都是十分必要的。
转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置,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。
转动惯量的表达式为若刚体的质量是连续分布的,则转动惯量的计算公式可写成(式中m表示刚体的某个质元的质量,r表示该质元到转轴的垂直距离,ρ表示该处的密度,求和号(或积分号)遍及整个刚体。
)[2]转动惯量的量纲为,在SI单位制中,它的单位是。
此外,计算刚体的转动惯量时常会用到平行轴定理、垂直轴定理(亦称正交轴定理)及伸展定则。
2张量定义刚体绕某一点转动的惯性可由更普遍的惯性张量描述。
惯性张量是二阶对称张量,它完整地刻画出刚体绕通过该点任一轴的转动惯量的大小。
出于简单的角度考虑,这里仅给出绕质心的转动惯量张量的定义及其在力矩方程中的表达.设有一个刚体A,其质心为C,刚体A绕其质心C的转动惯量张量定义为[1]该积分遍及整个刚体A,其中,,是刚体质心C到刚体上任一点B的矢径;表达式是两个矢量的并乘;而为单位张量,标架是一个典型的单位正交曲线标架;是刚体的密度。
转动惯量张量的力矩方程设刚体A所受到的绕其质心C的合力矩矢量为,刚体A在惯性系下的角速度矢量为,角加速度矢量为,A绕其质心的转动惯量张量为,则有如下的力矩方程:将上面的矢量形式的力矩方程向各个坐标轴投影(或者,更确切地说,与各个坐标轴的单位方向矢量相点乘),就可以获得各个坐标轴分量方向的标量形式的力矩方程。
转动惯量张量是一个二张量,虽然在标架下它有九个分量,但是因为它是一个对称张量,故其实际独立的分量只有六个。
[3]3平行轴定理平行轴定理:设刚体质量为,绕通过质心转轴的转动惯量为,将此轴朝任何方向平行移动一个距离,则绕新轴的转动惯量为:这个定理称为平行轴定理。
[2]一个物体以角速度ω绕固定轴z轴的转动同样可以视为以同样的角速度绕平行于z轴且通过质心的固定轴的转动。
也就是说,绕z轴的转动等同于绕过质心的平行轴的转动与质心的转动的叠加。
4垂直轴定理垂直轴定理:一个平面刚体薄板对于垂直它的平面的轴的转动惯量,等于绕平面内与垂直轴相交的任意两正交轴的转动惯量之和。
垂直轴定理表达式:式中Ix,Iy,Iz分别代表刚体对x,y,z三轴的转动惯量.对于非平面薄板状的刚体,亦有如下垂直轴定理成立[4]:利用垂直轴定理可对一些刚体对一特定轴的转动惯量进行较简便的计算.刚体对一轴的转动惯量,可折算成质量等于刚体质量的单个质点对该轴所形成的转动惯量。
由此折算所得的质点到转轴的距离,称为刚体绕该轴的回转半径κ,其公式为,式中M为刚体质量;I为转动惯量。
5伸展定则伸展定则阐明,如果将一个物体的任何一点,平行地沿着一支直轴作任意大小的位移,则此物体对此轴的转动惯量不变。
我们可以想像,将一个物体,平行于直轴地,往两端拉开。
在物体伸展的同时,保持物体任何一点离直轴的垂直距离不变,则伸展定则阐明此物体对此轴的转动惯量不变。
6动力学公式只知道转动惯量的计算方式而不能使用是没有意义的。
下面给出一些(绕定轴转动时)的刚体动力学公式。
[2]角加速度与合外力矩的关系:式中M为合外力矩,β为角加速度。
可以看出这个式子与牛顿第二定律是对应的。
角动量:刚体的定轴转动动能:注意这只是刚体绕定轴的转动动能,其总动能应该再加上质心动能。
只用E=(1/2)mv^2不好分析转动刚体的问题,是因为其中不包含刚体的任何转动信息,里面的速度v只代表刚体的质心运动情况。
由这一公式,可以从能量的角度分析刚体动力学的问题。
7实验测定测定刚体转动惯量的方法很多,常用的有三线摆、扭摆、复摆等。
三线摆是通过扭转运动测定物体的转动惯量,其特点是物理图像清楚、操作简便易行、适合各种形状的物体,如机械零件、电机转子、枪炮弹丸、电风扇的风叶等的转动惯量都可用三线摆测定。
这种实验方法在理论和技术上有一定的实际意义。
实验原理三线摆是在上圆盘的圆周上,沿等边三角形的顶点对称地连接在下面的一个较大的均匀圆盘边缘的正三角形顶点上。
三线摆当上、下圆盘水平三线等长时,将上圆盘绕竖直的中心轴线O1O转动一个小角度,借助悬线的张力使悬挂的大圆盘绕中心轴O1O作扭转摆动。
同时,下圆盘的质心O将沿着转动轴升降,H是上、下圆盘中心的垂直距离;h是下圆盘在振动时上升的高度;r是上圆盘的半径;R是下圆盘的半径;α是扭转角。
实验内容1.测定仪器常数。
恰当选择测量仪器和用具,减小测量不确定度。
自拟实验步骤,确保三线摆的上、下圆盘的水平,使仪器达到最佳测量状态。
2.测量下圆盘的转动惯量,并计算其不确定度。
转动三线摆上方的小圆盘,使其绕自身轴转一角度α,借助线的张力使下圆盘作扭摆运动,而避免产生左右晃动。
自己拟定测的方法,使周期的测量不确定度小于其它测量量的不确定度。
利用式,求出,并推导出不确定度传递公式,计算的不确定度。
3.测量圆环的转动惯量在下圆盘上放上待测圆环,注意使圆环的质心恰好在转动轴上,测量系统的转动惯量。
测量圆环的质量和内、外直径。
利用式求出圆环的转动惯量。
并与理论值进行比较,求出相对误差。
4.验证平行轴定理将质量和形状尺寸相同的两金属圆柱重叠起来放在下圆盘上,注意使质心与下圆盘的质心重合。
测量转动轴通过圆柱质心时,系统的转动惯量。
然后将两圆柱对称地置于下圆盘中心的两侧。
测量此时系统的转动惯量。
测量圆柱质心到中心转轴的距离计算,并与测量值比较。
8计算公式对于细杆当回转轴过杆的中点并垂直于杆时;其中m是杆的质量,L是杆的长度。
当回转轴过杆的端点并垂直于杆时;其中m是杆的质量,L是杆的长度。
对于圆柱体转动惯量当回转轴是圆柱体轴线时;其中m是圆柱体的质量,r是圆柱体的半径。
对于细圆环当回转轴通过中心与环面垂直时,;当回转轴通过边缘与环面垂直时,;R为其半径。
对于薄圆盘当回转轴通过中心与盘面垂直时,;当回转轴通过边缘与盘面垂直时,;R为其半径。
对于空心圆柱当回转轴为对称轴时,;R1和R2分别为其内外半径。
对于球壳当回转轴为中心轴时,;当回转轴为球壳的切线时,;R为球壳半径。
对于实心球体当回转轴为球体的中心轴时,;当回转轴为球体的切线时,;R为球体半径。
对于立方体当回转轴为其中心轴时,;当回转轴为其棱边时,;当回转轴为其体对角线时,;[1]L为立方体边长。
[4]对于长方体当回转轴为其中心轴时,已知:一个直径是80的轴,长度为500,材料是钢材。
计算一下,当在0.1秒内使它达到500转/分的速度时所需要的力矩?分析:知道轴的直径和长度,以及材料,我们可以查到钢材的密度,进而计算出这个轴的质量m,由公式ρ=m/v可以推出m=ρv=ρπr^2L.根据在0.1秒达到500转/分的角速度,我们可以算出轴的角加速度β=△ω/△t=500转/分/0.1s电机轴我们可以认为是圆柱体过轴线,所以J=m(r^2)/2。
所以M=Jβ=m(r^2)/2△ω/△t=ρπr^2h(r^2)/2△ω/△t=7.8×10^3 ×3.14× 0.04^2×0.5×0.04^2÷2 ×500×2π÷60÷0.1=8.203145单位M=kgm^2/s^2=N*m兰亭序永和九年,岁在癸丑,暮春之初,会于会稽山阴之兰亭,修禊事也。
群贤毕至,少长咸集。
此地有崇山峻岭,茂林修竹;又有清流激湍,映带左右,引以为流觞曲水,列坐其次。
虽无丝竹管弦之盛,一觞一咏,亦足以畅叙幽情。
是日也,天朗气清,惠风和畅,仰观宇宙之大,俯察品类之盛,所以游目骋怀,足以极视听之娱,信可乐也。
夫人之相与,俯仰一世,或取诸怀抱,晤言一室之内;或因寄所托,放浪形骸之外。
虽取舍万殊,静躁不同,当其欣于所遇,暂得于己,快然自足,不知老之将至。
及其所之既倦,情随事迁,感慨系之矣。
向之所欣,俯仰之间,已为陈迹,犹不能不以之兴怀。
况修短随化,终期于尽。
古人云:“死生亦大矣。
”岂不痛哉!每览昔人兴感之由,若合一契,未尝不临文嗟悼,不能喻之于怀。
固知一死生为虚诞,齐彭殇为妄作。
后之视今,亦犹今之视昔。
悲夫!故列叙时人,录其所述,虽世殊事异,所以兴怀,其致一也。
后之览者,亦将有感于斯文。