Some considerations on the experimental determination of moments of inertia

The experimental determination of the moments of inertia of rigid bodies, which is a common practice in many fields of technology, is usually performed using torsional or multifilar pendula. Different experimental techniques, based on the study of the periodic or non-periodic motion of the test object on which known forces act, are described and critically analysed. In particular, the effect of damping and, in the case of devices which can be assimilated to a pendulum, that of the non-linearity due to the finite amplitude of the motion, are studied in detail.The equations of motion of the multifilar pendulum are studied in detail to assess how the assumptions usually considered affect the accuracy of the results. An example of experimental determination of the moment of inertia of a flywheel, employing the trifilar pendulum currently used at the Laboratory of the Mechanics Department of Politecnico di Torino, shows how the theoretical considerations apply to a practical case.

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Sommario La determinazione sperimentale dei momenti d'inerzia di corpi rigidi, prassi consueta in molti settori della tecnologia, si avvale normalmente dell'utilizzo di pendoli di torsione o di pendoli multifilari. Nel presente lavoro vengono descritti ed esaminati criticamente vari metodi, basati sullo studio di moti periodici o non periodici dell'oggetto in prova sottoposto a forze note. Viene studiato in particolare l'effetto dello smorzamento e, nel caso di metodi basati su dispositivi assimilabili ad un pendolo, quello delle nonlinearità dovute all'ampiezza delle oscillazioni sui risultati della misura.Vengono studiate in dettaglio le equazioni del moto del pendolo multifilare allo scopo di valutare in quale misura le ipotesi semplificative normalmente accettate influiscano sulla precisione dei risultati. Un esempio di misura sperimentale effettuata mediante il pendolo trifilare correntemente utilizzato presso il laboratorio del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Torino conclude il lavoro e permette di verificare le conclusioni teoriche in un caso concreto.