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如何用實驗方法測量悠悠球的轉動慣量?

作者:由 劉子璇 發表于 舞蹈時間:2021-05-24

我有一個誤差更小也相對更容易實際操作的方法。

把悠悠球拉繩固定,測量重力作用下悠悠球的小角度擺動週期即可。假設悠悠球中心距離繩子固定端的距離為

l

,如下圖所示。

如何用實驗方法測量悠悠球的轉動慣量?

那麼根據平行軸定理,悠悠球繞固定端的轉動慣量為:

I=I_0+ml^2

其中

I_0

為悠悠球繞質心的轉動慣量(假設質心在圓心),

m

是悠悠球的質量。根據復擺週期公式,小擺動週期為:

T=2\pi\sqrt{\frac{mgl}{I}}=2\pi\sqrt{\frac{g}{\frac{I_0}{ml}+l}}

因此繞質心轉動慣量可以表示為:

I_0=\frac{4\pi^2mgl}{T^2}-ml^2

週期

T

的測量要簡單一些,可以測量

n

次擺動的時間

t

,最後用

T=\frac{t}{n}

減小誤差,需要注意的是擺動過程要保證悠悠球的運動在一個平面內,不能轉動。

標簽: 悠悠  轉動慣量  擺動  質心  週期