一种转动惯量的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种转动惯量的测量装置，包括水平桌面、铁架台、转动机构、传动机构、打点计时器和纸带，所述转动机构放置于水平桌面上，所述传动机构与转动机构相连接；所述打点计时器与铁架台固定连接，所述纸带的一端穿过打点计时器，与传动机构的一端连接；所述传动机构能够带动转动机构转动，并能够带动纸带向下运动；纸带向下运动后，打点计时器在纸带上打下多个点。通过打点计时器打出的纸带，计算出纸带的加速度，再根据转动定律、牛顿定律等推算出刚体定轴转动的转动惯量。该测量装置结构简单、易于操作，转动角度及空气阻力等因素对测量结果的干扰较小、测试结果稳定，原理相对简单易懂。相对简单易懂。相对简单易懂。

【技术实现步骤摘要】
一种转动惯量的测量装置


[0001]本技术属于物理实验装置领域，具体涉及一种基于打点计时器的转动惯量的测量装置。

技术介绍

[0002]转动惯量是刚体绕定轴转动惯性大小的量度，是表征刚体转动特性的重要物理量。其量值取决于刚体的形状、质量、转轴的位置和质量分布等因素。对于形状规则且质量分布均匀的刚体，可以用数学方法计算出其绕特定转轴转动的转动惯量，对于形状不规则的刚体转动时的转动惯量则需要通过实验的方法测定。实验室常见的实验方法有三线摆法、扭摆法和塔轮型转动惯量测量仪等。在实际测量中，利用三线摆法和扭摆法时，摆角大小对测量结果有一定的影响，且此两种方法的测量原理都较为复杂。塔轮法需要用秒表测量砝码下落时间，由于每个测试者的反应时间不同，也会对测量结果带来较大影响。

技术实现思路

[0003]技术目的：本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于打点计时器的转动惯量的测量装置。
[0004]为了解决上述技术问题，本技术公开了一种转动惯量的测量装置，包括水平桌面、铁架台、转动机构、传动机构、打点计时器和纸带，所述转动机构放置于水平桌面上，所述传动机构与转动机构相连接；所述打点计时器与铁架台固定连接，所述纸带的一端穿过打点计时器，与传动机构的一端连接；
[0005]所述传动机构能够带动转动机构转动，并能够带动纸带向下运动；纸带向下运动后，打点计时器在纸带上打下至少2n+1个清晰连续的点，所述n为大于等于1的自然数。
[0006]在一种实现方式中，所述转动机构包括底座、转轴、圆盘和止动开关，所述底座与水平桌面固定；所述转轴的一端与底座的中心处连接，转轴能够绕底座的中心转动；转轴的另一端和圆盘的中心处固定连接，且圆盘水平放置；所述止动开关的一端与底座活动连接，打开止动开关时，止动开关的另一端能够使转轴停止转动，关闭止动开关时，转轴能够转动。
[0007]在一种实现方式中，所述传动机构包括第一物块、第一定滑轮、第一细线、第二物块、第二定滑轮、第二细线、第一连杆和第二连杆，所述第一定滑轮与第一连杆的一端固定连接，第一连杆的另一端与水平桌面连接；所述第二定滑轮与第二连杆的一端固定连接，第二连杆的另一端与水平桌面连接；第一定滑轮和第二定滑轮分别位于转动机构的两侧；第一定滑轮距离水平桌面的高度能够通过第一连杆进行调节，第二定滑轮距离水平桌面的高度能够通过第二连杆进行调节；
[0008]所述第一细线的一端和圆盘的第一边缘固定连接，所述第二细线的一端和圆盘的第二边缘固定连接，所述第一边缘和第二边缘关于圆盘的圆心中心对称；第一细线绕在圆盘侧边缘的上部，第二细线绕在圆盘侧边缘的下部，两者绕线方向相同，第一物块和第二物
块产生拉力的力矩方向相同，两个物块都能够向下运动的；
[0009]第一细线的另一端通过第一定滑轮与第一物块连接，第二细线的另一端通过第二定滑轮与第二物块连接，第一物块与纸带的一端连接。
[0010]在一种实现方式中，所述第一细线和第二细线为无弹性的轻质细线。所述轻质细线指细线的质量远小于第一物块和第二物块的质量。
[0011]在一种实现方式中，所述打点计时器为电磁式打点计时器，打点频率f为50Hz。
[0012]在一种实现方式中，所述转动机构还包括轴套，所述轴套与底座的中心处固定连接，转轴的一端插入轴套中，且转轴能够绕轴套的轴中心转动。
[0013]有益效果：
[0014]本申请提供的一种转动惯量的测量装置通过打点计时器打出的纸带，计算出纸带的加速度，再根据转动定律、牛顿定律等推算出刚体定轴转动的转动惯量。该测量装置结构简单、易于操作，转动角度及空气阻力等因素对测量结果的干扰较小、测试结果稳定，原理相对简单易懂。
附图说明
[0015]下面结合附图和具体实施方式对本技术做更进一步的具体说明，本技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0016]图1为本申请实施例提供的一种转动惯量的测量装置的结构示意图；
[0017]图2为本申请实施例提供的一种转动惯量的测量装置的纸带打点示意图；
[0018]图3为本申请实施例提供的一种转动惯量的测量装置的陀螺绕其中心轴转动示意图；
[0019]图4为本申请实施例提供的一种转动惯量的测量装置的陀螺绕与其中心轴距离为r的转轴转动示意图；
[0020]图5为本申请实施例提供的一种转动惯量的测量装置的转动机构结构示意图。
[0021]图中标号说明：
[0022]底座3，圆盘4，转轴5，止动开关6，打点计时器7，纸带8，第一物块11，第二物块12，第一定滑轮21，第二定滑轮22，第一连杆23，第二连杆24，轴套51，第一细线91，第二细线92，水平桌面100，铁架台200，第一陀螺41，第二陀螺421和第三陀螺422。
具体实施方式
[0023]下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
[0024]本申请公开一种转动惯量的测量装置，如图1所示，包括水平桌面100、铁架台200、转动机构、传动机构、打点计时器7和纸带8，所述转动机构放置于水平桌面100上，所述传动机构与转动机构相连接；所述打点计时器7与铁架台200固定连接，所述纸带8的一端穿过打点计时器7，与传动机构的一端连接；
[0025]所述传动机构能够带动转动机构转动，并能够带动纸带8向下运动；纸带8向下运动后，打点计时器7在纸带8上打下至少2n+1个清晰连续的点，所述n为大于等于1的自然数。
[0026]本实施例中，如图1所示，所述转动机构包括底座3、转轴5、圆盘4和止动开关6，所述底座3与水平桌面100固定；所述转轴5的一端与底座3的中心处连接，转轴5能够绕底座3
的中心转动；转轴5的另一端和圆盘4的中心处固定连接，且圆盘4水平放置；所述止动开关6的一端与底座3活动连接，打开止动开关6时，止动开关6的另一端能够使转轴5停止转动，关闭止动开关6时，转轴5能够转动。
[0027]本实施例中，如图1所示，所述传动机构包括第一物块11、第一定滑轮21、第一细线91、第二物块12、第二定滑轮22、第二细线92、第一连杆23和第二连杆24，所述第一定滑轮21与第一连杆23的一端固定连接，第一连杆23的另一端与水平桌面100连接；所述第二定滑轮22与第二连杆24的一端固定连接，第二连杆24的另一端与水平桌面100连接；第一定滑轮21和第二定滑轮22分别位于转动机构的两侧；第一定滑轮21距离水平桌面100的高度能够通过第一连杆23进行调节，第二定滑轮22距离水平桌面100的高度能够通过第二连杆24进行调节；所述第一连杆23和第二连杆24可以是伸缩杆，通过分别调节第一连杆23的长度和第二连杆24的长度实现第一定滑轮21距离水平桌面100的高度调节以及第二定滑轮22距离水平桌面100的高度调节；
[0028]所述第一细线91的一端和圆盘4的第一边缘固定连接，所述第二细线92的一端和圆盘4的第二边缘固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转动惯量的测量装置，其特征在于，包括水平桌面(100)、铁架台(200)、转动机构、传动机构、打点计时器(7)和纸带(8)，所述转动机构放置于水平桌面(100)上，所述传动机构与转动机构相连接；所述打点计时器(7)与铁架台(200)固定连接，所述纸带(8)的一端穿过打点计时器(7)，与传动机构的一端连接；所述传动机构能够带动转动机构转动，并能够带动纸带(8)向下运动；纸带(8)向下运动后，打点计时器(7)在纸带(8)上打下至少2n+1个清晰连续的点，所述n为大于等于1的自然数。2.根据权利要求1所述的一种转动惯量的测量装置，其特征在于，所述转动机构包括底座(3)、转轴(5)、圆盘(4)和止动开关(6)，所述底座(3)与水平桌面(100)固定；所述转轴(5)的一端与底座(3)的中心处连接，转轴(5)能够绕底座(3)的中心转动；转轴(5)的另一端和圆盘(4)的中心处固定连接，且圆盘(4)水平放置；所述止动开关(6)的一端与底座(3)活动连接，打开止动开关(6)时，止动开关(6)的另一端能够使转轴(5)停止转动，关闭止动开关(6)时，转轴(5)能够转动。3.根据权利要求2所述的一种转动惯量的测量装置，其特征在于，所述传动机构包括第一物块(11)、第一定滑轮(21)、第一细线(91)、第二物块(12)、第二定滑轮(22)、第二细线(92)、第一连杆(23)和第二连杆(24)，所述第一定滑轮(21)与第一连杆(23)的一端固定连接，第一连杆(23)的另一端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟智宇，施佳晨，邵英桂，陈杰，吴弘，张礼，庄丽，
申请(专利权)人：东南大学成贤学院，
类型：新型
国别省市：