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: 0-0&&&&DOI: 10.92-
用三线摆方法测试物体转动惯量的误差问题
宋超 潘钧俊 叶郁文 庄表中
浙江大学机械与能源工程学院力学系 310027 浙江大学机械与能源工程学院力学系 310027 浙江大学机械与能源工程学院力学系 310027 浙江大学机械与能源工程学院力学系 310027
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用三线摆法测刚体转动惯量下盘晃动对周期测量有影响吗
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有影响的。由于晃动的原因可能出现每个周期的摇摆受力不同。从而影响周期测量的误差。
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理工学科领域专家三线摆测物体转动惯量实验的改进--《物理通报》1997年04期
三线摆测物体转动惯量实验的改进
【摘要】：正 对三线摆测物体转动惯量的实验,有的人已提出了改进,方法虽然各异,但问题集中到一点,就是使摆动周期的测量尽量准确,以提高实验结果的精确度.下面谈一谈我们的看法和对实验的改进方法.1 产生测量误差最主要的因素用三线摆测物体转动惯量的原理,大家都很熟悉,不再重复.在测量中引起误差的因素有以下几方面.
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：O4-33【正文快照】：
对三线摆测物体转动惯量的实验,有的人已提出了改进,方法虽然各异,但问题集中到一点,就是使摆动周期的测量尽量准确,以提高实验结果的精确度.下面谈一谈我们的看法和对实验的改进方法..1 产生测量误差最主要的因素 用三线摆测物体转动惯量的原理,大家都很熟悉,不再重复.在测
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京公网安备74号三线摆刚体转动惯量测量实验数据处理的新方法
转动惯量是刚体转动惯性大小的量度,是表征刚体转动特性的一个重要物理量。转动惯量的大小除与刚体的质量有关外,还与刚体的质量分布和转轴的位置有关。如果刚体形状规则、质量分布均匀,可直接由理论计算得出其绕特定轴的转动惯量,但在工程实践中常常碰到大量形状复杂、质量分布不均匀的刚体,理论计算求其转动惯量极其复杂,通常采用实验方法来测量。转动惯量的测量一般都是让刚体以一定形式运动,通过表征这种运动的特征物理量与转动惯量之间的关系进行转换测量。测量刚体转动惯量的装置有多种,如三线摆、扭摆、转动惯量测量仪等,其中三线摆法具有较好的物理思想,在高等院校物理实验中应用较普遍。三线摆刚体转动惯量测量实验原理如图1所示。上下圆盘均水平悬挂在横梁上,三个对称分布的等长悬线将两圆盘相连。实验中上圆盘相对固定不动,质量一定的下圆盘可绕中心轴作扭摆运动。当下圆盘扭转振动的转角很小时,可以证明其扭动为一个简谐振动,其运动方程为:(1)设此扭摆在最低位置(平衡位置...&
(本文共2页)
权威出处：
转动惯量是描述刚体转动惯量大小的物理量，是研究刚体转动规律的一个重要物理量，它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。在工程实践中，对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算出它绕定轴转动时的转动惯量。对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。因此，用实验的方法测定刚体的转动惯量具有重要的实际意义。转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动，通过描述这种运动的特定物理量与转动惯量的关系来间接地测定刚体的转动惯量。测定转动惯量的实验方法较多，如落体法、扭振法、建模法和模态分析法等。不论采取什么方法来测量刚体的转动惯量，均存在误差。为了使不同的测量结果具有可比性，近年来，国际上均采用不确定度来评价测量的准确性和结果的可靠性。虽然已经有一些文献报道了此实验的误差分析，但是采用不确定度分析的几乎没有，在工程设计...&
(本文共59页)
权威出处：
转动惯量测量技术在许多领域都有着十分广泛的应用，测量过程中，以空气阻力为代表的外力作用会对刚体的运动状态造成影响，导致结果出现偏差，尤其是具有特殊形状和尺寸的飞行器产品，这一偏差更加明显。但是，在工程实践中，空气阻尼的影响往往被忽略。在各类转动惯量测量方法中，扭摆法具有承载质量大、精度高等优点，而且扭摆式转动惯量测量设备的技术成熟，产品型号齐全，可以满足各类测量需要。在传统扭摆法的基础上研究空气阻尼对转动惯量测量的影响具有重要的研究意义。空气阻力普遍存在于刚体运动中使得这项研究对其他相关技术领域也有一定的参考价值。本文依托于某国防军工科研项目，研究了阻尼条件下使用扭摆法测量转动惯量的相关技术。以扭摆法测量原理为基础，分析运动中空气阻尼比与物体转动惯量的定量关系。通过考察现有的阻尼比测量方法，在自由衰减法的基础上提出了优化的曲线拟合算法以测量空气阻尼比。分析转动惯量线性模型，给出了测量扭摆运动振荡曲线的光栅弧长法原理。搭建了转动惯...&
(本文共63页)
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刚体的惯性参数是影响系统工作特性的重要参数,尤其在武器系统、工程机械、航空航天、汽车等领域中,其值的精度对目标体运动、定位、控制精度等具有很大影响。在汽车领域中,动力总成悬置系统直接影响着整车噪声,震动,硬度等的控制水平,同时对整车的操纵稳定性和平顺性也有较大影响。因此,进行刚体惯性参数测量系统的研制具有十分重要的工程实际意义。本论文是基于传统三线摆识别理论,来测量刚体转动惯量。测量系统通过多次实验测量可获得多组(大于6组)摆动周期、摆轴和随体坐标系三个夹角试验数据,通过最小二乘法理论辨识出刚体的惯性矩阵,通过拉力传感器测量数据可计算出到刚体质量,以上就是本系统测量刚体惯性参数的具体方法。论文以设计测量刚体惯性参数系统为目标,主要研究内容包括:1.分析三线摆法测量物体转动惯量的原理以及数学模型建立方法;2.转动惯量测量系统的机械结构的设计和实验零部件器材的选择;3.转动惯量测量系统GUI设计及编程;4.系统仿真试验测试以及试验结...&
(本文共64页)
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1引言测量刚体转动惯量是高校普通物理实验课中的必做实验,而刚体转动惯量仪(如图1所示)则是常用的测量仪器。用刚体转动实验仪测定刚体转动惯量,其主要出发点是依据公式:m=K1t2+C(1)其中,常数K=2hIgr2,C=Mgr(I为刚体转动惯量,g为重力加速度,r为转架转轴半径,M为转架摩擦力矩),实验要求变换数个质量m(一般10到15个),测出其由静止下落固定高度h所用的时间t(每个时间t重复测量3次),然后在m1t2平面直角坐标内描点、拟合直线,求出拟合直线的斜率K,再根据常数K的表达式求解出转动惯量[4]。实验主要测量的物理量就是时间,做完一次实验要测量150个以上的时间数据,传统方法是使用秒表人工进行计时,工作量大而且不准确;而后续的实验数据处理用手工运算也非常繁琐。这里我们介绍一种在微机配合下进行实验的新方法,本实验中的主要工作为测量时间和计算刚体转动惯量数值全部由PC机来完成。下面对改造实验系统的硬件和软件部分详细的加...&
(本文共3页)
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为了提高我国航弹静态参数测试的技术水平，增强航弹命中率，本文详细论述了航弹极转动惯量测量系统的设计原理及实现方法。首先进行了不规则外形刚体转动惯量测量的理论探索，找出了刚体转动惯量与振动固有周期的关系，提出了以双钢柱扭摆机构，结合光电非接触检测技术测量航弹极转动惯量的方案，并进行了总体精度分析，提出实施手段；其次，完成了航弹极转动惯量测量系统的机械设计、以AT89C51单片机为核心的光电检测系统的硬件及软件的设计；最后，给出了实验数据分析及结论。结果表明，测量的相对误差小于1％，达到国内先进水平，为分析航弹动态参数，提供了可靠的依据。&
(本文共59页)
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