專利名稱：剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)裝置，主要涉及一種剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、傳送和實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，屬于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，質(zhì)量分布均勻和形狀規(guī)則物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以通過計(jì)算得到，而質(zhì)量分布不均勻和形狀不規(guī)則的物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必須通過專門的測(cè)量裝置才能測(cè)定。目前，傳統(tǒng)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)，以專利CN86106881為例，其實(shí)驗(yàn)儀器包括承物臺(tái)、塔輪、轉(zhuǎn)軸、底座、滑輪、系有細(xì)線的砝碼、數(shù)字毫秒計(jì)、與數(shù)字毫秒計(jì)相連接的光電門。 實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生需要手動(dòng)按動(dòng)數(shù)字毫秒計(jì)上的按鍵，以讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后記錄到紙上。上述實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于承物臺(tái)上有被測(cè)量物體和沒有被測(cè)量物體的兩種情況，測(cè)量原理相同承物臺(tái)上不放被測(cè)量物體(空載)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)體系(或稱為剛體系)由承物臺(tái)和塔輪組成，體系對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量表示為Jo。若另有被測(cè)量物體時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)體系由承物臺(tái)、 塔輪和被測(cè)物組成，欲測(cè)被測(cè)物對(duì)中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jx時(shí)，只需將其放在承物臺(tái)上，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)體系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J。根據(jù)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量疊加原理，有J = Jc)+Jx，所以，只要分別測(cè)出Jtl 和J，便可求出Jx = J-J0O實(shí)驗(yàn)中，通常采用兩種方法進(jìn)行測(cè)量1利用剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律根據(jù)剛體動(dòng)力學(xué)，轉(zhuǎn)動(dòng)體系受到的外力矩有兩個(gè)一個(gè)是細(xì)線的張力T所作用的力矩，M = Tr, r為塔輪上的繞線輪的半徑。根據(jù)牛頓第二定律，質(zhì)量為m的砝碼下落的運(yùn)
動(dòng)方程式mg-T = ma。由于本實(shí)驗(yàn)中砝碼豎直下落的加速度a很小(g/a≈-5% )，因此可以近
似認(rèn)為mg = T，得M = mgr ；另外一個(gè)力矩為實(shí)驗(yàn)中阻力矩Μμ，主要來自軸承處的摩擦。根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)定律Μ_Μμ = J β，即Higr-Mli = J β。其中J為轉(zhuǎn)動(dòng)體系的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，β 是轉(zhuǎn)動(dòng)體系的角加速度。在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)體系所受到的外力矩M恒定，阻力矩^基本保持不變，因此可以把轉(zhuǎn)動(dòng)看成勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)，故有如下關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)定裝置，包括剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量裝置的機(jī)械部分和數(shù)據(jù)采集、傳送和接收模塊，所述機(jī)械部分包括承物臺(tái)、被測(cè)物、遮光片、塔輪、光電門、底座、主軸、 滑輪和砝碼；所述數(shù)據(jù)采集、傳送和接收模塊包括嵌有單片機(jī)的電路板、顯示器、藍(lán)牙發(fā)射模塊、配有藍(lán)牙接收模塊的計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理程序；其特征在于，使用該電路板上的單片機(jī)進(jìn)行計(jì)時(shí)，所述單片機(jī)用于接收從所述光電門傳送過來的所述遮光片通過光電門的次數(shù)和時(shí)間數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送并顯示在與單片機(jī)相連的所述顯示器上，并且，所述嵌有單片機(jī)的電路板上還設(shè)置有“發(fā)送”按鈕和藍(lán)牙發(fā)射模塊，通過按下所述按鈕，所述藍(lán)牙發(fā)射模塊會(huì)將包含有學(xué)生信息和上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包傳送到所述計(jì)算機(jī)上的藍(lán)牙接收模塊，在接收之后實(shí)時(shí)處理并將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定裝置，所述顯示器為液晶顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定裝置，所述嵌有單片機(jī)的電路板上還設(shè)置有的“刪除” 鍵，用于在實(shí)驗(yàn)過程中刪除操作錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)定裝置，包括剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量裝置的機(jī)械部分和數(shù)據(jù)采集、傳送和接收模塊，其特征在于，使用該電路板上的單片機(jī)進(jìn)行計(jì)時(shí)，所述單片機(jī)用于接收從所述光電門傳送過來的所述遮光片通過光電門的次數(shù)和時(shí)間數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送并顯示在與單片機(jī)相連的所述顯示器上，并且，所述嵌有單片機(jī)的電路板上還設(shè)置有“發(fā)送”按鈕和藍(lán)牙發(fā)射模塊，通過按下所述按鈕，所述藍(lán)牙發(fā)射模塊會(huì)將包含有學(xué)生信息和上述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包傳送到所述計(jì)算機(jī)上的藍(lán)牙接收模塊，在接收之后實(shí)時(shí)處理并將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)上。
文檔編號(hào)G09B23/10GK102445304SQ201110286989
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者喬文君, 任芝, 張曉宏, 李松濤 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)