转动惯量
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转动惯量一、基本概念惯量J 是一个常用的物理量,在负载被加速或减速的过程中中,是一个非常重要的参数。
转动惯量又可以称为惯性矩,它的的定义是:物体每一质点的质量m 与这一质点到旋转中心轴线的距离r 的二次方的乘积的总和,其数学表达式为:J =21m 2r 。
(1)在伺服控制系统中,大多数的传动机构具有圆柱状构件,因此,下面介绍几种圆柱状物体的转动惯量的计算。
图(1)和(2)分别描述了围绕着中心轴线旋转的空心圆柱体和实心圆柱体。
图(1)空心圆柱体 图(2)实心圆柱体(1)空心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =21m (21R +22R )[牛∙米∙秒2] (2)(2)实心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =21m 2R [牛∙米∙秒2] (3)对于己知重量为G 的物体,用(G /g )代替公式(2)和(3)中的m ,g 为重力加速度,我们可以分别得到:(1)空心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =gR R G 2)(2221+[牛∙米∙秒2] (4)(2)实心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =gGR 22[牛∙米∙秒2] (5)如果重量不知道,但知道旋转物体的体积V 和密度γ,则可用(V γ/g )代替公/式(2)和(3)中的m ,我们可以得到:(1)空心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =)(24142R R gL -γπ[牛∙米∙秒2] (6)(2)实心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =42R gL γπ[牛∙米∙秒2] (7)二、计算 举例说明1.换向器的惯性矩K JK J =81.910)(32244-⨯-⨯K K KiK l D D γπ[克∙厘米∙秒2]。
换向器的几何尺寸: 换向器的外径K D =0.6[厘米]; 换向器的内径Ki D =0.38[厘米]; 换向器的轴向长度K l =0.5[厘米]。
在几何尺寸和材料已知的情况下,换向器的惯性矩K J 为:K J =81.910)(32244-⨯-⨯K K KiK l D D γπ= =81.9105.75.0)38.06.0(32244-⨯⨯⨯-⨯π=4.079×510- [克∙厘米∙秒2],式中,K γ是换向器材料的平均比重,取K γ≈7.5[克/厘米3]。
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。
1. 圆柱体转动惯量齿轮、联轴节、丝杠、轴的转动惯量82MD J =对于钢材:341032-⨯⨯=gLrD J π)(1078.0264s cm kgf L D ⋅⋅⨯-M-圆柱体质量kg ; D-圆柱体直径cm ; L-圆柱体长度或厚度cm ; r-材料比重gf /cm 3;2. 丝杠折算到马达轴上的转动惯量:2i Js J = kgf·cm·s 2J s –丝杠转动惯量kgf·cm·s 2; i-降速比,12z z i =3. 工作台折算到丝杠上的转动惯量g w22⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=n v J π g w2s 2⎪⎭⎫ ⎝⎛=π kgf·cm·s 2 v -工作台移动速度cm/min ; n-丝杠转速r/min ; w-工作台重量kgf ; g-重力加速度,g = 980cm/s 2; s-丝杠螺距cm2. 丝杠传动时传动系统折算到驱轴上的总转动惯量:())s cm (kgf 2g w 122221⋅⋅⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=πs J J iJ J S tJ 1-齿轮z 1及其轴的转动惯量; J 2-齿轮z 2的转动惯量kgf·cm·s 2; J s -丝杠转动惯量kgf·cm·s 2; s-丝杠螺距,cm ; w-工件及工作台重量kfg.5. 齿轮齿条传动时折算到小齿轮轴上的转动惯量2gw R J =kgf·cm·s 2R-齿轮分度圆半径cm; w-工件及工作台重量kgf6. 齿轮齿条传动时传动系统折算到马达轴上的总转动惯量⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=2221g w 1R J i J J tJ 1,J 2-分别为Ⅰ轴,Ⅱ轴上齿轮的转动惯量kgf·cm·s 2;R-齿轮z 分度圆半径cm ; w-工件及工作台重量kgf;马达力矩计算1 快速空载时所需力矩:0f amax M M M M ++=2 最大切削负载时所需力矩:t 0f t a M M M M M +++= 3 快速进给时所需力矩:0f M M M +=式中M amax —空载启动时折算到马达轴上的加速力矩kgf·m ;M f —折算到马达轴上的摩擦力矩kgf·m ;M 0—由于丝杠预紧引起的折算到马达轴上的附加摩擦力矩kgf·m ;M at —切削时折算到马达轴上的加速力矩kgf·m ; M t —折算到马达轴上的切削负载力矩kgf·m;在采用滚动丝杠螺母传动时,M a 、M f 、M 0、M t 的计算公式如下: 4 加速力矩: 2a 106.9M -⨯=TnJ r kgf·m s T 171=J r —折算到马达轴上的总惯量; T —系统时间常数s ; n —马达转速 r/min ; 当 n = n max 时,计算M amax n = n t 时,计算M atn t —切削时的转速 r / min5 摩擦力矩:20f 10i2sF M -⨯⋅⋅⋅=ηπkgf·mF 0—导轨摩擦力kgf ; s —丝杠螺距cm ; i —齿轮降速比;η—传动链总效率;一般η=~;6 附加摩擦力矩:()220001012M -⨯-⋅=ηπηis P kgf·m P 0—滚珠丝杠预加载荷kg·f ;s —丝杠螺距cm ;η—传动链总效率; i —齿轮降速比;η0—滚珠丝杠未预紧式的效率,计算公式 见本手册第2测第425页,一般η0≥;7 切削力矩: 2t 102M -⨯⋅=isP t πηkgf·m P t —进给方向的最大切削力kg· f ; s —丝杠螺距cm ;η—传动链总效率; i —齿轮降速比;。
转动惯量一、基本概念惯量J 是一个常用的物理量,在负载被加速或减速的过程中中,是一个非常重要的参数。
转动惯量又可以称为惯性矩,它的的定义是:物体每一质点的质量m 与这一质点到旋转中心轴线的距离r 的二次方的乘积的总和,其数学表达式为:J =21m 2r 。
(1)在伺服控制系统中,大多数的传动机构具有圆柱状构件,因此,下面介绍几种圆柱状物体的转动惯量的计算。
图(1)和(2)分别描述了围绕着中心轴线旋转的空心圆柱体和实心圆柱体。
图(1)空心圆柱体 图(2)实心圆柱体(1)空心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =21m (21R +22R )[牛∙米∙秒2] (2)(2)实心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =21m 2R [牛∙米∙秒2] (3)对于己知重量为G 的物体,用(G /g )代替公式(2)和(3)中的m ,g 为重力加速度,我们可以分别得到:(1)空心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =gR R G 2)(2221+[牛∙米∙秒2] (4)(2)实心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =gGR 22[牛∙米∙秒2] (5)如果重量不知道,但知道旋转物体的体积V 和密度γ,则可用(V γ/g )代替公/式(2)和(3)中的m ,我们可以得到:(1)空心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =)(24142R R gL -γπ[牛∙米∙秒2] (6)(2)实心圆柱体的转动惯量计算公式为:J =42R gL γπ[牛∙米∙秒2] (7)二、计算 举例说明1.换向器的惯性矩K JK J =81.910)(32244-⨯-⨯K K KiK l D D γπ[克∙厘米∙秒2]。
换向器的几何尺寸: 换向器的外径K D =0.6[厘米]; 换向器的内径Ki D =0.38[厘米]; 换向器的轴向长度K l =0.5[厘米]。
在几何尺寸和材料已知的情况下,换向器的惯性矩K J 为:K J =81.910)(32244-⨯-⨯K K KiK l D D γπ= =81.9105.75.0)38.06.0(32244-⨯⨯⨯-⨯π=4.079×510- [克∙厘米∙秒2],式中,K γ是换向器材料的平均比重,取K γ≈7.5[克/厘米3]。
转动惯量公式转动惯量是物体对于绕指定轴旋转的惯性特性的度量。
它与物体的质量、形状以及旋转轴的位置有关。
在这篇文章中,我们将介绍转动惯量的概念以及相关的公式。
1. 转动惯量的定义转动惯量是描述物体绕某个轴旋转时对其惯性的度量。
物体的质量分布越集中,转动惯量越小,物体的形状越分散,转动惯量越大。
对于一个质量分布均匀的物体来说,转动惯量可以通过以下公式计算:转动惯量公式转动惯量公式其中,I 是转动惯量,r 是与旋转轴的距离,dm 是物体的微小质量元素。
转动惯量的单位是千克·米²。
2. 转动惯量的计算方法对于一些常见的几何形状,我们可以通过特定的公式计算它们的转动惯量。
下面是一些常见形状的转动惯量计算公式:•线状物体(绕与物体平行的轴旋转):线状物体转动惯量公式线状物体转动惯量公式其中,m 是线状物体的质量,l 是线状物体长度。
•圆盘状物体(绕与盘面平行的轴旋转):圆盘状物体转动惯量公式圆盘状物体转动惯量公式其中,m 是圆盘状物体的质量,r 是圆盘状物体半径。
•球体(绕球的直径轴旋转):球体转动惯量公式球体转动惯量公式其中,m 是球体的质量,r 是球体的半径。
这些公式可以帮助我们计算常见几何形状物体的转动惯量。
对于复杂的物体形状,可以使用积分计算转动惯量。
3. 转动惯量的应用转动惯量在物理学中有广泛的应用。
它是理解刚体转动运动的重要参数,可以帮助我们研究物体在旋转过程中的角动量、角加速度等性质。
转动惯量的大小决定了物体在给定轴上旋转的难易程度。
当转动惯量较大时,物体旋转需要更大的力矩才能实现,导致旋转速度较慢。
相反,转动惯量较小的物体则更容易加速旋转。
此外,转动惯量还与物体的稳定性有关。
当物体的质量分布越接近旋转轴时,转动惯量越小,物体越稳定。
4. 结论转动惯量是描述物体绕某个轴旋转时对其惯性的度量。
它与物体的质量、形状以及旋转轴的位置有关。
我们可以根据物体的几何形状和分布情况,使用特定的公式来计算转动惯量。
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。
转动惯量计算折算公式
转动惯量(即转动惯性矩)是描述物体对转动运动的惯性的物理量,
它可以用公式I=mr^2来计算,其中I是转动惯量,m是物体的质量,r是
物体的转动半径。
然而,在实际问题中,物体的形状往往是复杂的,不可能直接通过上
述公式来计算转动惯量。
为了解决这个问题,我们可以通过一些折算公式
来将复杂物体的转动惯量转换为一些简单形状的转动惯量之和。
以下是一些常见的折算公式:
1.对于长方体:
-绕通过质心垂直于一条边的转动轴转动:I=(1/12)*m*(a^2+b^2),
其中m是质量,a和b是长方体的两个边长。
-绕通过质心垂直于两条平行边的转动轴转动:I=(1/3)*m*(a^2+b^2),其中m是质量,a和b是长方体的两个边长。
2.对于球体:
-绕通过质心的任意轴转动:I=(2/5)*m*r^2,其中m是质量,r是球
体的半径。
3.对于圆环:
-绕通过圆环中心的垂直于其平面的转动轴转动:I=m*r^2,其中m是
质量,r是圆环的半径。
4.对于圆盘:
-绕通过圆盘中心的垂直于其平面的转动轴转动:I=(1/2)*m*r^2,其中m是质量,r是圆盘的半径。
5.对于薄杆(在转动轴与薄杆所在直线垂直的情况下):
-绕通过薄杆中心的转动轴转动:I=(1/12)*m*L^2,其中m是质量,L 是薄杆的长度。
这些折算公式可以帮助我们将复杂物体的转动惯量转换为一些简单形状的转动惯量之和,从而简化计算过程。
在实际应用中,我们可以根据物体的形状选择合适的折算公式来计算转动惯量,从而更好地描述物体的转动运动。
转动物体的转动惯量和角动量转动物体的转动惯量和角动量是物理学中重要的概念,它们描述了物体在转动过程中的性质和运动状态。
转动惯量是度量物体转动惯性的物理量,而角动量则是描述物体转动状态的物理量。
一、转动惯量转动惯量是物体抵抗转动的程度,它与物体的质量分布有关。
对于刚体,它的转动惯量公式可以表示为:I = ∫r^2dm其中,I表示转动惯量,r表示离转轴的距离,dm表示物体的微小质量元。
转动惯量可以看作是质量与距离的乘积之和,因此可以用来描述物体对转动的阻力。
转动惯量的计算方法取决于物体的形状和转轴的位置。
对于简单的几何形状,可以使用公式计算转动惯量;对于复杂的形状,可以通过积分来计算转动惯量。
常见几何体的转动惯量公式如下:1. 绕轴线的旋转:I = m*r^2这是最简单的情况,质量为m的物体绕与其垂直的轴线旋转,转动惯量为质量乘以转轴与物体质心距离的平方。
2. 绕端点转动:I = 0物体绕其重心或端点旋转时,转动惯量为零。
这是因为物体的质量分布对转动没有贡献。
3. 绕质心转动:I = m*r^2质量均匀分布的物体绕其质心旋转时的转动惯量等于质量乘以物体尺寸的平方。
4. 绕长直杆的转动:I = (1/3)*m*L^2质量均匀分布的长直杆绕与其垂直的轴线旋转时,转动惯量为质量乘以杆长的平方的1/3。
以上是一些常见情况下的转动惯量计算方法,不同形状和转轴的组合会得到不同的转动惯量。
二、角动量角动量是描述物体转动状态的物理量,它是由物体的转动惯量和角速度共同决定的。
角动量的定义为:L = Iω其中,L表示角动量,I表示转动惯量,ω表示角速度。
角动量与物体的转动状态密切相关,增大转动惯量或角速度都会增大角动量。
对于一个系统,角动量的守恒定律可以表述为:Li = Lf即系统的初始角动量等于系统的最终角动量。
这个定律在转动过程中起到了重要的作用,可以帮助我们理解许多自然现象。
总结:转动物体的转动惯量和角动量是物理学中重要的概念,它们描述了物体在转动过程中的性质和运动状态。
10种常见刚体转动惯量公式
刚体转动惯量是指刚体在转动运动时所需要的转动势能。
它可以衡量刚体转动时所需要的力的大小。
常见的刚体转动惯量公式有以下10种:
1.圆柱体转动惯量公式:I=1/2mr^2
2.圆锥体转动惯量公式:I=1/3mr^2
3.球体转动惯量公式:I=2/5mr^2
4.圆筒体转动惯量公式:I=1/2mr^2
5.正方体转动惯量公式:I
6.三棱锥体转动惯量公式:I=1/3mr^2
7.六棱锥体转动惯量公式:I=1/4mr^2
8.五棱锥体转动惯量公式:I=1/5mr^2
9.四棱锥体转动惯量公式:I=1/6mr^2
10.八棱锥体转动惯量公式:I=1/8mr^2
在上述公式中,m表示刚体的质量,r表示刚体的转动半径。
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。