基于转动惯量仪的系统摩擦力矩测量

转动摩擦在实际的生活和技术应用中很普遍,因此有必要对转动摩擦进行测量。本文基于转动惯量仪利用光电门结合视频分析的方法测量转动系统的摩擦力矩,并探究不同的钩码质量以及不同的往复周期等对摩擦力矩测量的影响。测量结果表明:摩擦力矩测量方法是可行的。当钩码质量增加,摩擦力矩不断增大,且质量越大对于摩擦力矩的影响越为明显。当质量一定时,摩擦力矩随往复周期的增加而逐渐减小。     

轴承中的摩擦力矩对转动的影响

轴承中的摩擦力矩对转动的影响秦宏伟，王德安，段吉辉（山东大学）（山东轻工业学院）（山东大学）关于滚动轴承中摩擦力矩的知识早已有专门的著作作了阐述．本文只讨论在刚体转动惯量实验仪器中滚珠轴承的摩擦力矩对刚体转动的影响．根据刚体转动定律所设计的测定刚体转...     

定滑轮中的力学原理

定滑轮是最简单的机械,但其运行原理却涉及诸多方面;它内涵丰富,几乎可涵盖非物理专业力学部分的全部教学范围.本文全面分析定滑轮运行涉及的力学原理,包括选取的体系不同动力学方程有不同的表现形式,或同一种表现形式适用不同体系时有不同的解释;着重讨论摩擦力矩是定滑轮的转动动力.为此选择与轮缘接触的任一无穷小绳元,其两端张力合力的法向分量产生绳元和轮缘间的摩擦力.所有绳元对轮缘的摩擦力矩的总和使轮子的角动量变化,而轮缘对绳元的摩擦力则与张力合力的切向分量平衡.静摩擦力起中介作用将定滑轮两边悬挂的重物和地球体系势能变化的一部分转化为轮子的转动动能.文章最后指出随着选取的体系不同重力既可理解为外力也可理解为内力,从而功能原理的具体表现也有所区别.     

转动法测转动惯量实验中定滑轮的高度调节

在用恒力矩转动法测量刚体转动惯量的实验中,分析了定滑轮的高度对刚体所受恒力矩的影响,找到了实验的最佳条件.     

颗粒分层过程三维离散元法模拟研究

采用软球干接触模型对球形及非球形颗粒的分层过程进行了三维离散元法模拟研究,从颗粒间作用力、转动力矩和能量变化的角度分析了颗粒分层机理,讨论了颗粒的粒度比对分层速度的影响规律.结果表明,分层过程中,大颗粒比小颗粒活跃,非球颗粒由于具有较高的动能而比球颗粒活跃,在一定程度上弥补了颗粒形状对分层过程的影响.大颗粒间的平均法向、切向作用力、平均力矩及平均动能均大于小颗粒.颗粒分层速度随着粒度比的增加而显著增大,当粒度比大于临界粒度比3时,分层速度的增幅减缓.     

对“刚体作纯滚动时静摩擦力作功问题”的商榷

《大学物理》1985年第2期发表的姚干和同志一文的第二部分“刚体作纯滚动时静摩擦力作功问题”的论点需要探讨与商榷. 第一,在问题提出部分,姚文认为:“在惯性参照系中,静止的圆柱体从斜面下滚过程中,静摩擦力不作功.而以质心为参照系时,重力、正压力均通过质心,它们对刚体转动能量没有贡献,而圆柱体转动只与静摩擦力有关,其转动能的变化必与摩擦力矩有关,这样就同静摩擦力不作功相矛盾了.” 我们认为,这里并无矛盾可言.力学中的功和机械能都是具有相对性的物理量.从不同的参照系去分析、计算同一力的功或同一物体的机械能,一般都有不同的结…     

关于圆盘状物体的几个物理量的计算

在大学物理教学中,关于圆盘状物体的物理量有很多,如电学中带电圆环、带电圆盘,其周围空间产生的电场强度和电势怎样计算？关于铜质圆盘状物体在磁场中转动时产生的电动势的计算问题等;力学中圆盘的转动惯量、椭圆盘的转动惯量,圆盘状物体转动时的摩擦力矩问题、驱动力做功问题等.本文将对这些物理量进行分析,并找出一些共同的规律和特点,将其归纳总结,计算所需要的物理量.     

电偶极子在均匀电场中的运动特征研究

电偶极子在均匀电场中受到力矩的作用而发生转动,但由于惯性的存在,电偶极子不会立即静止在平衡位置,而是会在平衡位置附近振动.本文从动力学和能量特征两个方面证实,初始角度较小的情况下,电偶极子做筒谐振动.     

25MeV/u 40Ar+115In反应碎片和轻带电粒子的方位角关联

在25MeV/u ⁴⁰Ar+¹¹⁵In反应的在平面和出平面大角度关联测量中,提取了碎片和α粒子之间的方位角关联函数和方位角非对称性因子.φ=90°时,方位角关联函数呈现为最小值,表明在集体类转动效应影响下,反应产生的轻带电粒子和碎片优先在反应平面内发射.随着关联对质量的增加,在平面关联粒子的发射相对于束流轴不对称性逐渐增大.随着关联对质量的增加,相继衰变和粒子末态相互作用对φ=0°的关联粒子对方位角关联函数值的影响逐渐降低并直至消失,同时集体转动效应增强,方位角非对称性增加.     

ε=-M(dI/dt)的适用条件

如图所示,一半径为a的非常小的圆环,在起始时刻与一半径为 b (b》a)的很大的圆环共面且同心.今在大环中通以不变的电流I,而小环则以ω围绕着一条直径作匀角速转动.设小环的电阻为R,试求: (1)小环中的感生电流; (2)使小环转动时须作用在其上的力矩; (3)大环中的感生电动势. 以上是近几年研究生入学试题中多次采用的问题.但几乎所有的参考书[1][2][3]对第(3)问都给出了错误的解答. 事实上,我们容易求得: (1) 小环中的感生电流为o)为使ony转动而加的转动力短为对第O)问,书上一般是这样解的:因为 I在,Jny所在处产生的磁场为生为Z方向的单位矢…     

对“ 顶杆游戏”的力学问题分析

从动力学角度分析“ 顶杆游戏”中的竖直平衡在微小扰动后的调整以及绕准定轴转动的力学问题, 并 给出竖直平衡情况的力矩约束关系和扰动调整时间, 同时给出绕准定轴转动情形的力矩约束关系     

用阿特伍德机精确测量重力加速度

阿特伍德机是普通物理力学部分的一个常见模型，涉及刚体定轴转动过程中转动角速度、角加速度等物理量的相关计算。本文利用PASCO转动传感器搭建了一个简单的阿特伍德机装置，在考虑到滑轮转动惯量对实验影响的情况下测出重力加速度为g=9.618±0.051m/s²,之后本文进一步考虑转动轴承摩擦力矩的影响，使用改变装置释放条件的方式对摩擦力矩进行修正，测得重力加速度为g=9.791±0.028m/s²。搭建的装置和实验方法具有通用性，可作为大学物理实验的内容提高学生实践动手能力和理实结合能力。     

25MeV/u 40Ar+115In反应碎片和轻带电粒子的方位角关联

在２５ＭｅＶ／ｕ４０Ａｒ＋１１５Ｉｎ反应的在平面和出平面大角度关联测量中,提取了碎片和α粒子之间的方位角关联函数和方位角非对称性因子．φ＝９０时,方位角关联函数呈现为最小值,表明在集体类转动效应影响下,反应产生的轻带电粒子和碎片优先在反应平面内发射．随着关联对质量的增加,在平面关联粒子的发射相对于束流轴不对称性逐渐增大．随着关联对质量的增加,相继衰变和粒子末态相互作用对φ＝０的关联粒子对方位角关联函数值的影响逐渐降低并直至消失,同时集体转动效应增强,方位角非对称性增加．     

用能量法简捷推导可动悬点单摆的谐运动周期

"可动悬点的单摆"是指如下体系:如图1,质量为M的小圆环套在光滑的固定水平杆上,通过一长度为L的轻杆将质量为m的小球与圆环连接,圆环、小球均视为质点.证明此体系在小角度下的运动是谐运动,并求出谐运动的周期.     

欧拉圆盘不同能量耗散机理之间的关联

本文研究了欧拉圆盘运动过程中盘厚度以及盘面与水平面夹角α两因素对能量耗散的影响. 得出圆盘厚度与直径之比x对能量变化中各项因子的影响: x很小时, 质心在竖直方向上的动能变化和重力势能变化是系统能量耗散的主要因素; 当x>0.4142时, 圆盘绕与之平行的轴的转动动能变化成为主要因素, 并给出圆盘厚度可忽略的条件. 模拟了滚动摩擦、空气黏滞等不同能量耗散方式与x,α的关系, 导出各种耗散方式在圆盘运动的过程中的转变规律, 并指出x=0.1733, α>18°时能量耗散形式为纯滚动摩擦, 这修正了文献[26]结论.     

基于MATLAB的珠子动力学分析

圆环绕着垂直于直径的轴旋转,珠子处于旋转的圆环内,让珠子在环内凹槽中滚动。采用MATLAB模拟仿真对珠子进行动力学分析,结果表明,摩擦系数μ和圆环半径R一定时,圆环转动角速度ω越大,珠子运动的最大角度位置越大;角速度ω和圆环半径R一定时,摩擦系数μ越大,珠子运动的最大角度位置越小;角速度ω和摩擦系数μ一定时,圆环半径R越大,珠子运动的最大角度位置越小。特征时间与角速度ω及摩擦系数μ有关,摩擦系数μ一定时,角速度ω越大,特征时间越小;角速度ω一定时,摩擦系数μ越大,特征时间越大。     

耦合圆环的滚动模式

将耦合圆环在地面上的纯滚动分解为质心平动和绕质心的转动,给出了滚动的几何表示和体系的运动方程,数值求解运动方程,画出了圆环与地面接触点轨迹.     

绳与有质量的定滑轮的作用

定滑轮模型是物理中常见的模型之一,中学物理中一般不要求考虑滑轮的质量,而普通物理部分,在学生学习过刚体转动的有关知识后,可以逐步考虑滑轮质量对运动的影响.如文献[1～3]就例举到"绳跨过有质量的定滑轮"问题.但在计及定滑轮的质量时,上述文献认为,滑轮两侧的绳张力大小不同,差值提供滑轮转动的力矩.笔者认为下此结论似乎过于匆忙,张力应是物体内部各部分由于形变而产生的内力,绳与滑轮是两个物体,它们间并不能形成张力,两者之间只有因挤压形变产生的在滑轮法向的弹力和沿切向的静摩擦力.显然,法向的弹力通过滑轮的转动点,是不能够产生力矩的,那么,只有静摩擦力才是滑轮的力矩的真正产生者.     

一排高度依次增加的骨牌倒下过程中的能量传递问题

对排成一排但高度不断增加的多米诺骨牌在顺次倒下的过程中,总的重力势能不断减小,其中一部分重力势能转化为下一个骨牌倒下的转动动能.通过运用角动量定理发现,骨牌倒下的转动动能和之前系统的能量转化有一定的关系,而骨牌倒下的条件由彼此相邻的两个骨牌之间的间距、高度及后一张骨牌获得的角速度决定.     

关于“杆摆中内力的功”

1 杆摆中法向内力(矩)的功一定为零 如图1所示,一根长为l、质量为m的刚性均质细杆,可绕其一端O在竖直平面内转动.