同理,若在实验台上加上被测物体后系统的转动惯量为J2,加砝码前后的角加速度分别为β3与β4,则有:
J2 mR(g R 4) (5) 4 3
由转动惯量的迭加原理可知,被测试件的转动惯量J3为:
J3 J2 J1 (6)
测得R、m及β1、β2、β3、β4,由(4),(5),(6)式即可计算被测试件的转动惯量.
2.β的测量
实验中采用智能计时计数器记录遮挡次数和相应的时间.固定在载物台圆周边缘相差π角的两遮光细棒,每转动半圈遮挡一次固定在底座上的光电门,即产生一个计数光电脉冲,计数器记下遮档次数k和相应的时间t.若从第一次挡光(k=0,t=0)开始计次,计时,且初始角速度为ω0,则对于匀变速运动中测量得到的任意两组数据(km,tm)、(kn,tn),相应的角位移θm、θn分别为:
2 m km 0tm tm (7) 1
2
12 n kn 0tn tn (8) 2
从(7)、(8)两式中消去ω0,可得:
2 (kntm kmtn) (9) 22tntm tmtn
由(9)式即可计算角加速度β.
3.平行轴定理
理论分析表明,质量为m的物体围绕通过质心O的转轴转动时的转动惯量J0最小.当转轴平行移动距离d后,绕新转轴转动的转动惯量为:
J J0 md2 (10)
4.转动惯量实验组合仪简介
转动惯量实验仪如图1所示,绕线塔轮通过特制的轴承安装在主轴上,使转动时的摩擦力矩很小.塔轮半径为15,20,25,30,35mm共5挡,可与大约5g的砝码托及1个5g,4个10g的砝码组合,产生大小不同的力矩.载物台用螺钉与塔轮连接在一起,随塔轮转动.随仪器配的被测试样有1个圆盘,1个圆环,两个圆柱;试样上标有几何