Question

转动惯量的测定

Answer 1

三线扭摆法测转动惯量是大学物理实验中的项目。

测量原理是通过测量刚体转动周期和刚体的质量以及其他一些参数，然后再利用相关公式计算出待测刚体的转动惯量，这个过程有比较关键的一步是要先测量空盘的转动惯量，然后再把待测刚体放在空盘上用同样办法测量出两者作为一体的转动惯量。

根据刚体转动惯量的叠加原理，一体的转动惯量减空盘转动惯量就能得到待测刚体的转动惯量。验证平行轴定理也基于此，也要先测空盘转动惯量，然后再把两个质量相同几何尺寸也一模一样的两个小圆柱体放在空盘上。

注意要对称放置（圆柱体实验装置中应该配套配置的），然后测出两个圆柱体的绕中心轴的转动惯量，由于圆柱体是规则刚体，所以能根据公式算出它的转动惯量，这是绕质心轴的转动惯量，而测量的是绕中心轴的转动惯量，圆柱体距中心的距离也测量出来了，这样就能够验证转动惯量的平行轴定理了。

三线扭摆法测转动惯量计算公式：

基本方法仍是先测下盘的转动惯量J0 ,再将待测物放到盘上,使二者转轴重合,测共同的转动惯量J/,则待测物的转动惯量J= J/ -J0 .这类测量有两种情况：一种是待测物的转轴通过其质量中心.这种情况只须注意待测物的轴与三线摆的轴重合即可。

另一种情况是待测物的转轴不通过其质量中心,此时待测物与三线摆的转轴重合时,将引起下盘倾斜（三悬线受力不均）.为保持下盘水平,要根据具体情况进行配重,通过配重砝码保持下盘水平.测出系统的总转动惯量,再减去下盘和砝码的转动惯量,即得到待测物的转动惯量。