CN104361792A - 一种转动惯量测量装置 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种转动惯量测量装置
技术领域
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
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
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种测定精确的转动惯量测量装置。 
本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 
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，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。 
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。 
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。 
所述底座台面底部设有用于安放被测圆环的圆槽。 
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
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。 
图1是本发明使用时的配合示意图； 
图2是本发明滚盘的结构示意图； 
图3是本发明底座的结构示意图； 
图4是本发明被测圆环的结构示意图； 
图5是本发明被测圆柱的结构示意图； 
图6是本发明垫脚结构示意图； 
图7是本发明垫片结构示意图。 
具体实施方式
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。 
本转动惯量测量装置工作过程： 
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的转动惯量。 
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)，则有通过理论分析可知滚盘的转动惯量滚盘的转动惯量(I)所要测量的量实验时都很容易测量。 
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。 

Claims (4)

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)。
2.根据权利要求1所述的一种转动惯量测量装置，其特征在于，所述滚盘(2)盘心处设有滚轴(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)设有若干对安装孔(23)，每对安装孔(23)均关于滚盘(2)圆心对称。
3.根据权利要求1或2所述的一种转动惯量测量装置，其特征在于，所述底座台面(11)上有若干个浅圆槽(17)。
4.根据权利要求1或2所述的一种转动惯量测量装置，其特征在于，所述底座台面(11)底部设有圆槽(18)。
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