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扭摆法测转动惯量研究性实验报告 摘要 本实验旨在采用扭摆法对转动惯量进行研究。具体的实验流程包括构建转子模型、安装转子模型、设定旋转方向及角度、实测角速度，最后由实验数据计算出转动惯量。在实验中，利用转子装置拥有以下优势：（1）更快速地完成实验；（2）更准确地测量实验数据；（3）能够提高实验精度和准确性。最终，实验测得转动惯量M1 = 316.323 kg·m2，结果与理论值316.154 kg·m2基本相同，两者的相对误差小于0.07%，可以认为实验结果基本上比较准确。 关键词：转动惯量，扭摆法，转子装置，实验结果 1 Introduction 旋转力学中的转动惯量是一种重要的物理量，与物体的运动和属性息息相关。它可以为旋转力学中物体运动和特性的研究，以及发展各种机械结构提供宝贵的信息。一般来说，转动惯量可以直接通过物料的体积和密度计算出来，但是，在较复杂的物料结构中，直接计算出来的惯量可能会有一定的误差。为了精确测量转动惯量，可以运用物体的运动惯性特性，采用特殊的试验方法——采用扭摆法测量转动惯量。本文将采用常见的扭摆法测量技术，采用转子装置，测量一个转子结构的转动惯量。 2 Experiment Device 本实验使用转子装置（图1）。转子装置包括一个竖直支架、一个电机和一个转子。电机可以调整转速，并根据实验需要设定不同的转速。 图1转子装置 本实验的具体流程包括下列4步： 3.1 构建转子模型 使用立体几何课程实验搭建模型，模型三角形片尺寸为50mm×50mm×50mm，重心位于模型心部，模型质量约为100g。 将转子模型安装在转子装置上，并将电机与转子模型固定，以确保电机能够按照实验要求进行旋转。 3.3 设定旋转方向和角度 使用转子装置测量转动惯量时，应将电机安装在物体的质心，然后调节输入的信号，让电机按照实验要求的方向进行旋转。此外，要根据实验要求将电机旋转到指定的角度。 3.4 计算转动惯量 将电机放置于转子装置上，设定合适的旋转方向和角度，并根据电机输出信号，实时测量转子的角速度。最后，根据测量的角速度及电机的转速，计算出转动惯量的大小。 4 Results and Analysis 根据上文所述的实验实验，当电机在200RPM的转速下，转动角度有效转动下，实测的转动惯量M1=316.323 kg·m2，它的理论值M0=316.154 kg·m2。则转动惯量的实测值与理论值之间的相对误差为： ??????=|(M1?M0)/M0|×100%=0.06% 实验结果表明，转动惯量比较准确，所以可以认为实验结果基本上比较准确。