三线扭摆法精确测量圆环转动惯量

物体转动惯量的测量方法很多,有气垫转盘法、三线扭摆等等。三线扭摆法作为一种最传统的测量方法,具有测量结果准确,方便快捷等优点。针对质量分布均匀,几何尺寸规则的同心钢质圆环的转动惯量的测量,首先通过理论分析,得到钢环转动惯量的理论值,其次进行分步骤等精度实验测量,测量过程中分析误差成因并尽量减小,得到积分值与实验值的相对误差小于0.5%。为定轴条件下系统研究物体转动惯量提供参考。     

间接比较法测量扭转常数K的误差分析

主要分析实验采用的间接比较法测量扭转常数的影响因素,并通过实验测量对比,探讨扭摆周期与标准件转动惯量对扭转常数K值测量的影响,得出待测物体的转动惯量与塑料标准件转动惯量相当才能减小实验测量误差的结论。     

扭摆法测刚体转动惯量中空气压差阻尼的屏蔽

对扭摆法测量刚体转动惯量的实验装置进行改进,在扭摆上加装一个圆柱形外罩,屏蔽了空气压差阻尼,保持空气黏性阻尼在测量过程恒定,提高了测量精度.     

扭摆法测量转动惯量实验数据处理及误差讨论

扭摆法测量转动惯量是大学物理实验中一个重要的项目.现行物理实验教材中,其相对误差分析通过对比转动惯量理论值与实验测量值得到,这种处理方式值得商榷.本文针对这一问题,采用不确定度计算,分别讨论了转动惯量的理论值与实验值的不确定度公式,并比较了两种转动惯量计算结果的差别,分析其产生的可能原因.并提出了用线性拟合作图法验证平行轴定理的新思路,根据微扰理论提出了得到扭转常数与摆幅相互关系的测量方案和减少误差的处理途径.最后用数值计算讨论了同时考虑摩擦阻力和扭转常数随摆角变化对摆动周期的影响.     

扭摆法测物体转动惯量的不确定度分析

扭摆法是测量物体转动惯量的有效方法,其不确定度分析是关键.本文推导了扭摆法测物体转动惯量准确的不确定度传递公式,得到各直接测量量及其不确定度对转动惯量不确定度的影响.并进行了算例分析.结果表明,扭摆法比三线摆测得物体的转动惯量的误差以及不确定度要小很多.这对实验方法的选择和仪器的研制具有重要的实际意义.     

扭摆法测量转动惯量实验中光电门摆放位置的探究

在扭摆法测量转动惯量实验中,测量周期过程中,对光电门摆放的位置进行了探讨,得出光电门摆放在最大速率点时测量的周期比摆放在极大值位置时测量的周期准确度高的结论.     

基于菲涅耳声透镜的声速与焦距的测量实验

将"空气中声速测量"实验和"薄透镜焦距测量"实验融合,设计了集声学原理和光学原理的"菲涅耳声透镜"实验,明确了该实验所使用的实验仪器,给出了实验内容,即测量声透镜的焦距、通过测量声透镜的几何参量得出超声波的波长、测量超声波在空气中的声速.最后,制作了焦距f为50mm的声透镜,并对实验内容进行了可行性分析及实验验证.实验结果(声透镜的焦距为50.3mm及超声波波长值8.70mm)与理论设计值基本一致.     

交叉圆柱节点接触热阻的理论和实验研究

本文基于弹性变形模型计算了准稳态"T"形法中热线与待测线间接触面的几何尺寸。在椭球坐标系下,建立了交叉圆柱间接触热阻的理论计算模型。利用准稳态实验系统,在100～300K温度范围内测量了交叉圆柱间干节点的接触热阻。结果表明,如果考虑热线弯曲变形的影响,理论预测得到的接触热阻与实验值吻合较好,且均随温度升高而减小。     

用于教学的万有引力常数测定仪——HG引力仪的研制

测Ｇ的方法主要有两种：一是扭摆法；二是扭秤法即Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ方法．作为教学目的，测量Ｇ值主要用扭秤方法．ＨＧ引力仪可用扭秤方法，但主要采取扭摆方法来测定Ｇ值，前者的精度在１０％以内，后者的精度更高，达到了５％．另外，该仪器能做检测万有引力定律实验．     

用于教学的万有引力常数测定仪—HG引力仪的研制

测Ｇ的方法主要有两种；一是扭摆法：二是扭秤法即Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ方法。作为教学目的，测量Ｇ值主要用扭秤方法，ＨＧ引力仪可用扭秤方法，但主要采取扭摆方法来测定Ｇ值，前者的精度在１０％以内，后者的精度更高，达到了５％，另外，该仪器能做检测万有引力定律实验。     

基于霍尔效应的三线摆周期测量装置的研制

文章介绍了一种基于霍尔效应的三线摆周期测量装置的工作原理、性能和实验结果。该装置由霍尔元件、数据采集系统、电源和电脑构成。通过线性霍尔元件将三线摆下盘的扭摆转换成电压信号的振荡,然后利用数据采集系统采集并在电脑上实时显示与存储。实时显示可以杜绝漏计导致的周期计数错误现象,存储的数据可以进一步分析三线摆扭摆情况。由于采集的数据量比较大,数据包含的信息也更丰富。本文尝试利用极大值点线性拟合法和快速傅里叶变换法处理数据。由于三线摆的运动一般是扭摆和横摆同时存在的混合摆现象,横摆的周期与扭摆的周期不同,利用频谱分析可以排除横摆对扭摆周期测量的影响,确保周期测量准确,所以,快速傅里叶变换更适合处理此类实验数据。本文利用市场上现有的光电测量装置和基于霍尔效应的三线摆周期测量装置进行对比实验,测量三线摆下盘的转动惯量。实验结果表明:利用现有的光电测量装置,相对误差为1.6%;利用基于霍尔效应的三线摆周期测量装置,相对误差可达0.81%,说明基于霍尔效应的三线摆周期测量装置的准确度比现有的光电测量装置要高,具有一定的推广和使用价值。     

扭摆法测量刚体转动惯量的误差分析

扭摆法是测量物体转动惯量的有效方法,减小误差是该实验的关键问题。本文分析了扭摆法测物体转动惯量时空气阻力引起的误差,并给出了加载重物之后扭转系数的变化及其对测量误差的影响。结果对测量精度的提高、实验方法选择和仪器研制等方面具有重要的实际意义。     

液态结构与性质关系Ⅱ——Mg-9Al熔体的运动黏度及与熔体微观结构的关系

采用坩埚扭摆振动法测量Mg-9Al熔体的运动黏度,得到890—1190 K温区内高精度的黏度-温度关系曲线ν(T),发现升温过程中黏度随温度升高发生异常变化,当温度升高至1000—1075 K时,黏度由快速增大转变为逐渐减小,即发生转折变化;在随后的降温和第二次升温过程中,黏度随温度变化呈指数规律单调递增(减),符合Arrhenius方程式.在实验研究基础上,采用剩余键结构模型和"平均原子集团"演变行为的计算模型讨论Mg-9Al熔体的黏度与微观结构之间的相关性,结果表明:类关键词： 合金熔体 结构与黏度相关性 剩余键结构 平均原子集团模型     

扭摆法验证平行轴定理实验的改进

转动惯量是物体定轴转动中的重要物理量,物体的转动惯量测量的常用方法有三线摆法与扭摆法。扭摆法通常测量物体通过质心转轴的转动惯量,所以用扭摆法验证平行轴定理一直不怎么直观,本文就是在已有的基础上进行一些改进,已达到更好、更直观验证平行轴定理。     

扭摆法测转动惯量的系统误差与实验改进

本文研究分析扭摆法测量转动惯量实验的系统误差来源,在此基础上对实验方法、装置提出改进,改进后实验结果与理论值的百分差可降低一至二个数量级．     

自动倒扭摆内耗仪的研制简讯

这台自动倒扭摆内耗仪的主要用途是,用衰减法测量内耗和弹性模量(与频率的平方成正比)及其与温度的关系.自1947年葛庭隧教授创制第一台低频扭摆内耗仪以来,内耗研究得到了迅速的发展.但是长期以来,扭摆内耗仪一直停留在只是利用灯尺进行目测的水平.随着电子技术的发展,人们注意到扭摆测量的自动化问题,即能够自动控制,自动测量和自动记录内耗、振动频率、动态弹性模量和温度.目前国际上的最先进自动倒扭摆,是西德斯图加特马克斯-普朗克学会金属物理研究所和材料所,在七十年代创制的、能够自动地画出内耗和弹性模量曲线(作为测量温度的函数)…     

扭摆法测转动惯量的系统误差与实验改进

本文研究分析扭摆法测量转动惯量实验的系统误差来源,在此基础上对实验方法、装置提出改进,改进后实验结果与理论值的百分差可降低一至二个数量级。     

MATLAB可视化在扭摆法测量刚体转动惯量中的应用

将MATLAB应用于物理实验教学中,通过编程绘制扭摆法测量刚体转动惯量的实验过程动画,将抽象复杂的实验过程具象化,有利于讲解过程中辅助学生理解;将实验数据导入工具包Curve Fitting Tool进行数据处理,绘制函数图像得出物体转动惯量的数据结论,不仅能够得到精确的实验数据,更能加深学生对于实验原理及各参数之间关系的理解.随着各类信息化编程软件发展,实验过程可视化、实验数据精确化处理成为了课堂教学的重要辅助,提升实验教学的趣味性并且锻炼学生的物理感性思维.     

自发布里渊散射法异丙醚音速的实验测量

本文研制了一套基于自发布里渊散射法的流体音速测量实验系统,分析得到该实验系统温度、压力测量的不确定度分别为0.02 K,10 kPa,音速测量的扩展不确定度为0.5%。测量了标准物质正戊烷310 K到470 K饱和液体和350 K到470 K饱和气体的音速,与文献值比较得到,该实验测量值的测量偏差为2.5%左右,验证了本实验系统的可靠性与稳定性。在温度为303.15 K~453.15 K,压力达5.5 MPa范围内,对燃料添加剂异丙醚的饱和液体和过冷液体的音速进行了测量,并依据实验数据给出了异丙醚音速的经验关联式,关联式的计算偏差为0.51%(饱和液体)和0.54%(过冷液体)。     

低频力学谱仪在高Tc超导体磁通钉扎研究中的应用

本文扼要介绍了我们研制成功的低频力学谱测试系统的原理与结构,并指出:力学谱(或力学耗散谱)能揭示材料的结构和缺陷的特征,能对材料的力、电、磁、光及其它性能进行深入探测,给出有益启示.该仪器对力学耗散谱最小分辨率达10-5,测量的最低频率达10-3Hz.本文着重讨论高Tc超导体磁通钉扎与力学谱的关系,在T以下,绝大部分已测得的力学谱峰(包括超声衰减突变和振动簧力学耗散峰)都属于滞弹性弛豫峰,由被钉扎的磁通线由热激活而运动.而真正用低频力学谱仪(现代的"葛氏扭摆")测量在Tc以下高Tc超导体力学谱实验尚未见报道.D.E.Farrell等在非孪生单晶的YBa2Cu3O7-δ试样(Tc＝90K及其以上)使用扭摆磁量计来测量,在Tc以下扭动振荡频率1.1×10-1Hz和磁场2.3特情况下,峰温Tp=85K左右.但是这个实验结果所得出的峰温和频率的关系与相变峰的规律有矛盾.在Tc附近的力学谱峰的机理是有争议的,有待实验进一步证实.本文还探讨磁通钉扎与临界电流的关系.