3.6看谁跑得快
3.6.1操作步骤
现在大家看到的展品叫“看谁跑得快”,把两个轮子分别放到轨道的高端,向上扳动手柄,使两个轮子同时释放,观察哪个轮子滚得快。
3.6.2基本科学原理
为什么两个质量和大小都相同的轮子跑得速度不同呢?
两个轮子的质量和大小相同,但是轮子上打孔位置的不同,所以其质量分布不一样,根据转动惯量的特性,当质量相同时,物体的质量分布越靠近旋转轴,转动惯量越小,越容易绕轴旋转,速度也就更快。
3.6.3科学知识延伸
转动惯量是刚体绕轴保持其匀速圆周运动或静止的特性时的量度。其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义,在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。芭蕾舞演员在旋转时,通过手臂的张开与收拢来调整转速,就是运用了转动惯量原理。
如电磁系仪表的指示系统,因线圈的转动惯量不同,可分别用于测量微小电流或电量。在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上,精确地测定转动惯量都是十分必要的。
对于质量分布均匀,外形不复杂的物体可以从它的外形尺寸的质量分布用公式计算出相对于某一确定转轴的转动惯量。对于几何形状简单、质量分布均匀的刚体可以直接用公式计算出它相对于某一确定转轴的转动惯量。而对于外形复杂和质量分布不均匀的物体只能通过实验的方法来精确地测定物体的转动惯量,因而实验方法就显得更为重要.测定刚体转动惯量的方法很多,常用的有三线摆、扭摆、复摆等。
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