JKY-ZS转动惯量实验仪实验操作指导书

JKY-ZS (塔轮式)转动惯量试验仪试验及操作指导书简洁，质最均匀分布的刚体，可以通过数学方法计算出它绕特定转轴的转动惯量，但对于外形比较简洁，或质量分布不均匀的刚体，用数学方法计算其转动惯量是格外因难的，因而大多承受试验方法來测定。要的意义。测定转动惯量常承受扭摆法或恒力矩转动法，本试验承受恒力矩转动法测定转动惯量。一、试验目的1、学习用恒力短转动法测定刚体转动惯屋的原理和方法。2、观测刚体的转动惯量随其质量，质量分布及转轴不同而转变的状况，验证平行轴定理。3、学会使用智能计时计数器测量时间。二、试验原理1、恒力矩转动法测定转动惯屋的原理依据刚体的定轴转动定律：M=1/3只要测定刚体转动时所受的总合外力矩M及该力矩作用下刚体转动的介加速度卩,则可计算出该刚体的转动惯L,Mp度內作匀减速运动，即：mR的试验台塔轮上，并让祛码下落，系统在恒外力作用下将作匀加速运oa,T=m(g-a)o

2,R2TMT

=TRm(gR|32)R，此时有：m(g_R0)R_M»=1、卩2将(2)、(3)Mp后，可得：证〔g-昭〕02—人同理，假设在试验台上加上被测物体后系统的转动惯量为【2,加祛码前后的角加速度分别为％与旳，则有:04-03由转动惯址的迭加原理可知，被测试件的转动惯址I为:R、m234，由(4),(5),(6)式即可计算被测试件的转动惯量。2、卩的测量kI”t。假设(k0,t0)开头计次，计吋，且初始角速度为co。，则对于匀变速运动中测最得到的任意两组数据n (也,tj、(k,t),n )山+勺卩11.en 0打从(7)、(8)co。，可得：由(9)式即可计算角加速度卩。3、平行轴定理mOId(10)测试样品—转盘光电门一遽光楼-

一光电门支架绕线塔轮”

调平螺钉

滑轮细绳r 珏码1转动■惯量试验组合仪三、转动惯量试验组合仪简介1、ZKY-ZS转动惯量试验仪转动惯量试验仪如图1所示，绕线塔伦通过特制的轴承安装在主轴上，使转动时的摩擦力矩很小。塔伦半15,20,25,30,35mm55g15g,410g的祛码组合，产生大小不同的力矩。1个圆盘，1个圆环，两个圆柱；试样上标有儿何尺寸及质量。45,60,75,90,105mm，便于验证平行轴定理。铝制小滑轮的转动惯量与试验台和比可无视不记。一只光电智能计数计时器〔简称TD〕简介及技术指标荻洱滋彳沁

1_ 2多 中 ♦计时M

♦i能计数计日寸器i计时度

双电门llllllllll电门加速度 门

线加速 5R电宝rr-

计数 30秒 60秒 I3分钟 自检 光电门自检工程选择 碓定暂停查询上翻主要技术指标：0.00010.004%,0.3W。智能计数计时器简介智能计数计时器配备一个+9V稳压直流电源。智能计数计时器直流电源输入段端X32点阵图形三个操作按钮模式选择查询卜翻按 钮、/43孔输入端是另一-组，4A3A4B3B通道统属同-通道。前视图GND4孔输入端〔主板座子〕 3孔输入端〔主板座子〕 电源接口〔主板座子〕留意：1有A、B两通道，每通道都各有两个不同的插件〔分别为电源+5V4芯和电源+9V的光电门3芯〕，同一通道不同插件的的关系是互斥的，制止同时接插同一通道不同插件。2本试验只备有 3孔信号连接线，所以只须连接3孔的信号源输入端。3A、BABA、B两通道，以免相互干扰。出的信号端是低电平，则仪器是测脉冲的上升后沿间时间的。〔3〕模式种类及功能：该智能计数计时器共有五种测试模式，本试验只用计时模式，以下为其测试工程图解。多脉冲 双电门 单抿周期 时钟计时测量信号输入:ODDCQ

IIIIIIIIIII

OAtjInput1orInputOBDD

Input1orInput2I < Ik——t—ii_r“LInput1 Input2DCQOB k—t—nnon□□□

Input1orInput2k—t—sj C

--t—LOR _J LStart/StopStart/Stop

Input1orInput2l-l单电门：测试单电门连续两脉冲间距时间。1—2多脉冲: 测量单电门连续脉冲间距时间，可测量99个脉冲间距时间1—3Z间的间距时间。1-4单摆周期：测量单电门第三脉冲到第一脉冲间隔吋间。l—5时钟： 类似跑表，按下确定则开头计时。12〔3〕智能计数计时器操作：通电开机后LCD显示“成都世纪中科智能计数计时器”画面延时一段时间后，显示操作界而，并操作如下:下行为测试模式名称和序号，按模式选择/查询下翻按钮可选择测试模式。木试验只用到计吋测试模式即“1计时匚”〔第一个显示的即为此模式，可不按模式选择/查询下翻按钮〕；上行为测试工程名称和序号，按工程选择/查询上翻按钮可选择测试工程。木试验在计时测试模式即在“1计时㈡”模式下，按工程选择/查询上翻按钮选择“1-2多脉冲㈡”；选择好测试项冃后，按确定/暂停按钮，LCD将显示“选A通道测量㈡”,然后通过按模式选择/查询下翻按钮或工程选择/查询上翻按钮进展A或B通道的选择，选择好示再次按下确定/暂停按钮即可开头测录，测量过程小将显示“测量中*****“,测量完成后再次按下确定/暂停按钮LCD将自动显示测量值。数据查阅和记录：该项冃有几组数据，可按模式选择/査询下翻按钮或工程选择/查询上翻按钮进展查阅和记录,再次按下确定層停按钮退回到项冃选择界面。如未测量完成就按下确定/暂停按钮，则测量停顿，将依据已测量到的内容进展显示，再次按卜确定/暂停按钮将退回到测量工程选择界面。四、试验内容及步骤1在桌面上放置ZKY-ZS转动惯量试验仪，并利用棊座上的三颗调平螺钉，将仪器调平。将滑轮支架固定在试验台而边缘，调整滑轮高度及方位，使滑伦槽与选取的绕线塔伦槽等高，几其方位相互垂直，如图1所示。并且用数A〔B〕通道与转动惯量试验仪其中一个光电门相连。2h1通电开机后LCD显示“成都世纪中科智能计时计数器”欢送界面延时一段时间后，显示操作界面：选择“计时1—2多脉冲”。选择通道。用手轻轻拨动载物台，使试验台有一初始转速并在摩擦阻力矩作用下作匀减速运动。按确定/暂停按钮进展测量。68圈后按确定曆停按钮停顿测量。1屮；15264组，用〔9〕式计算对应各组的卩|值，Pi的测量值。7、按确定膚停按钮后返回“计时1-2多脉冲”界面。2选择塔轮半径R及弦码质量ni,将一端打结的细线沿塔轮上开的细缝塞入，并几不重叠的密绕于所选定半径的轮上，细线另一端通过滑轮后连接祛码托上的挂钩，用手将载物台稳住；重复〔1〕2、3、4步释放载物台，祛码重力产生的恒力矩使试验台产生匀加速转动；812的测量值。由〔4〕h的值。3、测量并计算试验台放上试样〔盘、台、柱〕12,I并与理论值比较将待测试样放上载物台并使试样儿何中心轴与转轴中心重合，按与测量h同样的方法可分别测量未加法码的角34。由〔5〕LL、【2,由〔6〕I。己知圆盘、圆柱绕几何屮心轴转动的转动惯最理论值为:1=—mr228

=—md2圆围绕几何中心轴的转动惯量理论值为：”■加〔晾+心〕=加〔〃外2+〃内2〕 〔12〕计算试样的转动惯量理论值/理并与测量值/测比较，计算测量值的相对谋差:xlOO% (13)4、验证平行轴定理d的圆孔中，测量并计算两圆柱体在此位置的转动惯量。将测量值与由〔11〕、〔10〕式所得的计算值比较，假设全都即验证了平行轴定理。ti(s)2〔S〕為(s)t\(s)5〔S〕為(s)ti(s)8〔S〕无0.6341.2741.9202.5733.2323.8974.5685.247有0.6751.2141.6762.0872.4612.8073.1293.434无有无0.5611.1251.6912.2602.8323.4063.9834.562有0.8981.6172.2322.7813.2813.7434.1754.583无0.7171.4402.1712.9093.6544.4085.1705.940二6cm有0.7601.3581.8682.3212.7323.1123.4663.799无数据记录表格与测量计算实例刚数据记录表格与测量计算实例刚转A；心二2 心二3 炉456K冃81二A(S12)体I(kgm2)(i=12…)空-0.072/台=0.00666台1.931台+盘”台+盘二台+-0.045/台+环二0.01191环1.077-0.058人台+柱二0.00791台+1.630柱d2‘2台+柱=二 仃9cm_kt4—匕十吐〕0,=—

〔4个〃i〕的平均值。十.其他有关参数的测最：祛码的质 m=54.7〔g〕,绕线轮半径R=2.5〔cm〕；圆盘的质量m盘= 〔g〕,圆盘的直径d24.0〔cm〕；m坏=421.8〔g〕,d内=21.0〔cm〕,d外=24』〕〔cm〕；mit=166〔g〕,小圆林直径d呼30 〔cm〕。将表屮数据代入〔4〕Zi〔/台〕=6.66x1O”3kgm2将表中数据代入5式可计算试验台放上圆环后的转动惯量2=H.91X10-3kg2由〔13〕式可计算测量的相对误差 £*^=2.05%23、将表中数据代入〔5〕I〔办台+柱〕=7.91xlO”3kgm222由〔6〕式可计算单个圆柱的转动惯量测量值/i=^〔/-/i〕=0.63x1O”3kgm2［即/柱尸丄〔人台+柱-/台〕］222由〔11〕、〔10〕式可计算两圆柱的转动惯量理论值/柱理=0.62x1oUgn?由〔13〕1.61%2说明：、试样的转动惯量是依据公式I-Ii间接测量而得，由标准误差的传递公式有Z=J”； +2样的转动惯量远小于试验台的转动惯量时，误差的传递可能使测量的相对误差增大。

。当试〔五个塔轮，〕25种组合，形成不同的力矩。町转变试验条件进展测量并对数据进展分析，探究其规律，寻求发生误差的缘由，探究测量的最正确条件。留意事项一、开头必需调整转动惯量测试仪处于水平状态；二、细线缠绕时，尽量均匀分布，不要有绞缠；三、必需使滑轮的凹槽和绕线轮盘在同一水平面上；四、必需使滑轮的凹槽在绕线伦盘的切线方向上；五、祛码总质量必需包括祛码底座质量；六、釋放祛码时，必需使従码处