“三线摆”测物体定轴转动惯量的实验原理

石大立，刘春晖，吴艳阳

（武汉工程大学机电工程学院力学教研室，湖北 武汉430073）



“三线摆”测物体定轴转动惯量的实验原理

石大立，刘春晖，吴艳阳

（武汉工程大学机电工程学院力学教研室，湖北 武汉430073）

摘要:“三线摆”实验中，摆动周期由测量摆盘系统的转动惯量决定。只要摆盘上放置物体，测量摆盘系统转动惯量就会改变，则其摆动周期随之改变。因此，实验求取：两个圆柱及待测物对中心轴转动惯量和时，必须分别做两个摆盘空载时、两个摆盘加载被测物后的扭振实验各两次；再根据实验结果，间接获得被测物转动惯量；并且由实验数据表的项数据，可判断实验结果的准确性；最后再运用插入法求得零件转动惯量。特别运用两组不同的学生实验数据来验证该实验的原理。对实验的误差分析，说明提高扭振周期的测量精度，可显著提高实验结果的准确性。“三线摆”实质是振动系统，属于单自由度无阻尼自由振动问题，因此本文着重从理论方面讨论了单自由度系统的自由振动。

关键词:转动惯量；三线摆；扭振周期；固有频率；阻尼

转动惯量是刚体转动时的惯性量度，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。外形复杂、质量分布不均匀的物体，只能通过实验的方法来精确地测定物体的转动惯量[1]。实验测定转动惯量的方法有：利用转动定律原理制成的转动惯量仪，利用机械能守恒定律制成的三线摆或悬丝扭摆等方法[2]。本实验用三线摆测定物体的转动惯量。……