Förstå den bifilar suspensionsmetoden
Bifilar Suspension -metoden förlitar sig på den enkla harmoniska rörelsen hos ett suspenderat objekt. Här är installationen:
1. Suspension: Stången suspenderas horisontellt med två parallella, identiska strängar (eller ledningar) av längd 'l'.
2. Jämvikt: När baren är ostörd hänger den horisontellt.
3. förskjutning: Baren roteras något och släpps. Det kommer att svänga fram och tillbaka.
4. Mätning: Perioden (t) för dessa svängningar mäts.
Fysiken bakom metoden
* Återställ vridmoment: När stången förflyttas skapar spänningen i strängarna ett återställningsmoment som drar tillbaka det till dess jämviktsläge.
* tröghetsmoment: Stångens ögonblick (i) avstår avstår hur lätt den motstår förändringar i sin rotationsrörelse.
* svängningsperiod: Ovängningsperioden är direkt relaterad till tröghetsmomentet, strängens längd och stångens massa.
härledning av formeln
Formeln för tröghetsmomentet (i) med stången med hjälp av bifilar -upphängningsmetoden är:
`` `
I =(π² * m * l² * t²) / (4 * d²)
`` `
där:
* i: Tröghetsmoment
* m: Barens massa
* l: Strängarnas längd
* T: Svängningsperiod
* D: Avstånd mellan upphängningspunkterna (strängarnas separering)
steg för att bestämma tröghetsmoment
1. Setup:
* Avbryta stången horisontellt med hjälp av två identiska strängar med känd längd (L).
* Mät avståndet mellan upphängningspunkterna (d).
* Mät stångens massa (M).
2. oscillation:
* Vrid försiktigt stången något och släpp den.
* Använd ett stoppur för att mäta tiden för flera svängningar.
* Dela upp den totala tiden med antalet svängningar för att bestämma perioden (t).
3. Beräkning:
* Anslut de uppmätta värdena på M, L, T och D till formeln ovan för att beräkna tröghetsmomentet (I).
Viktiga överväganden
* Liten amplitud: Svängningarna bör ha en liten amplitud (rotationsvinkel) för att säkerställa enkel harmonisk rörelse.
* stränglängd: Strängarna bör vara tillräckligt långa för att minimera påverkan av strängens massa på svängningen.
* Luftmotstånd: Luftmotstånd kan påverka perioden något. För exakta resultat kan du överväga att utföra experimentet i en miljö med låg luftmotstånd.
Exempel
Låt oss säga att du har en bar med:
* Massa (m) =0,5 kg
* Stränglängd (L) =0,8 m
* Avståndet mellan upphängningspunkterna (d) =0,2 m
* Period (t) =1,2 sekunder
Anslut dessa värden till formeln:
`` `
I =(π² * 0,5 kg * (0,8 m) ² * (1,2 s) ²) / (4 * (0,2 m) ²)
`` `
Detta ger dig ögonblicket av tröghet (i) i baren.
Kom ihåg: Bifilar Suspension -metoden är ett praktiskt och tillgängligt sätt att bestämma föremålens ögonblick. Det är särskilt användbart för föremål med oregelbundna former där det kan vara komplext att beräkna tröghetsmomentet.
